Tendencias21
Creado el primer procesador cuántico

Creado el primer procesador cuántico

Un equipo de científicos de la Universidad de Yale ha dado un gran salto tecnológico al crear el primer procesador cuántico. Es la primera implementación funcional de un dispositivo de este tipo. Sólo es capaz de hacer algunos cálculos sencillos, pero es un paso imprescindible para lograr la aplicación de la física cuántica a la informática. Por Rubén Caro.

Creado el primer procesador cuántico

Hace mucho tiempo, desde principios de los ochenta, que se estudia teóricamente la aplicación de la física cuántica a la informática. Las propiedades de la materia a nivel atómico y subatómico permiten la creación de procesadores que funcionan de una manera distinta a los actuales. Utilizan los diferentes estados cuánticos de una partícula para efectuar operaciones lógicas.

Los procesadores actuales utilizan como unidad lógica el bit (binary digit). Los diferentes estados cuánticos se representan utilizando una unidad mínima de información ligeramente diferente, llamada qubit (quantum binary digit). Los bits actuales sólo pueden tener dos estados posibles, 0 o 1. El número de posibles combinaciones de 8 bits es de 256(2 elevado a 8) combinaciones distintas. Pero una sola de ellas cada vez. Por contra, los qubits entre otras cosas permiten la simultaneidad de varios estados diferentes. Con 16 qubits se pueden obtener 256 combinaciones distintas a la vez.

Paralelismo cuántico

Para tener un ejemplo más gráfico. Tenemos un coche que consta de 256 piezas distintas. Pongamos a 8 robots (los bits) que son capaces de poner todas las piezas, pero sólo una a una. Si en poner 1 pieza tardan 1 segundo, entonces son capaces de montar el coche en 256 segundos, unos 4 minutos. Ahora pongamos a otros 8 robots (los qubits) que también son capaces de poner las 256 piezas distintas, y tardan 1 segundo en poner cada pieza, igual que los robots anteriores. La diferencia es que estos son capaces de ponerlas en paralelo, todas a la vez. Si las ponen todas a la vez, tardarán un segundo en ponerlas todas. Los 8 qubits emplearían un sólo segundo frente a 4 minutos que emplearían los 8 bits para hacer la misma tarea. 256 veces más rápido.

Además la capacidad de procesamiento crece exponencialmente. Siguiendo con el ejemplo: si hablásemos de 65536 piezas diferentes, 16 qubits tardarían 1 segundo y 16 bits tardarían 18 horas. 65536 veces más rápido.

Sólo es un ejemplo, pero en esencia esa es la diferencia teórica de rendimiento entre un procesador actual y un procesador cuántico. Es la capacidad de hacer los cálculos en paralelo, y no el número de combinaciones distintas que pueden representar, lo que le confiere tal potencia al procesamiento cuántico. Es el llamado paralelismo cuántico.

En Yale han conseguido superar las dificultades

La idea básica es esa, pero la realidad es un poco más compleja porque hay que lidiar con otros problemas, como la decoherencia cuántica y la corrección de errores. Se trata en general del problema de la ausencia de aislamiento de las partículas a nivel cuántico. Un qubit no puede estar aislado, así que debe hacer su función antes de verse alterado por factores externos. Y eso no es tarea fácil.

Un grupo de científicos de la Universidad de Yale ha conseguido resolver en la práctica todos esos problemas, y ha creado un procesador cuántico de dos qubits. Los resultados de su investigación se han publicado en la revista Nature.

Es la primera vez que se consigue procesar información cuánticamente con un dispositivo superconductor de estado sólido, similar al usado en procesadores y teléfonos móviles actuales. Ya se había experimentado por separado en laboratorio con cada uno de los procesos básicos, pero es la primera vez que se consigue hacer funcionar todo el conjunto en un mismo dispositivo.

En este caso, tan sólo se trata de un procesador de dos qubits. En total son sólo 4 combinaciones diferentes, pero en paralelo. Robert Schoelkopf, uno de los responsables de este logro, lo compara con «tener 4 números de teléfono distintos y no saber cuál es el correcto» y sigue «pero en lugar de tener que probar uno a uno, puedes probar los cuatro números a la vez en una sola llamada, y además sólo comunica con el número correcto».

El potencial de procesamiento de estos procesadores es enorme. Los sistemas de criptografía más complejos actualmente se verían comprometidos, y con ellos toda la información que permanece secreta, para bien o para mal. El mismo Robert Schoelkopf insiste en que «aún estamos lejos de conseguir un verdadero computador cuántico». Aún así, los interesados llevan tiempo preparándose, y están financiando el desarrollo de la criptografía cuántica, que también está haciendo avances importantes.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren microbios nunca vistos enterrados en glaciares tibetanos 4 julio, 2022
    Los científicos han descubierto más de 900 especies nunca antes vistas de microbios que viven dentro de los glaciares en la meseta tibetana, una región de gran altitud en Asia encajada entre la cordillera del Himalaya y el desierto de Taklamakan. El análisis de los genomas de los microbios reveló que algunos tienen el potencial […]
    Pablo Javier Piacente
  • El bosón de Higgs abre la puerta a mundos desconocidos 4 julio, 2022
    El bosón de Higgs se ha convertido en un poderoso medio para buscar nuevos fenómenos desconocidos, han constado los científicos después de 10 años de estudios transcurridos desde su descubrimiento. Ofrece novedosas pistas sobre las partículas invisibles que podrían formar parte de la materia oscura.
    CERN/T21
  • La Tierra no será arrojada al espacio profundo en los próximos 100.000 años 4 julio, 2022
    No es probable que la Tierra sea arrojada al espacio profundo por el comportamiento potencialmente caótico del Sistema Solar durante al menos 100.000 años. De hecho, todos los planetas del Sistema Solar son seguros durante ese período de tiempo, según un nuevo estudio. 
    Pablo Javier Piacente
  • Frenesí en la ciencia por el décimo aniversario del bosón de Higgs 4 julio, 2022
    El mundo celebra este lunes el décimo aniversario del descubrimiento del bosón de Higgs, que cambió la historia de la Física. El acontecimiento provocó primero entusiasmo y después resaca científica, porque no se ha podido avanzar mucho más en los misterios del universo. Pero todo puede cambiar a partir del 5 de julio: el LHC […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Los minerales desvelan la historia oculta de la Tierra 4 julio, 2022
    Por primera vez, los científicos han catalogado todas las formas diferentes en que se puede formar cada mineral conocido y han puesto toda esa información en un solo lugar. Esta colección de historias sobre el origen de los minerales insinúa que la Tierra podría haber albergado vida antes de lo que se pensaba, cuantifica la importancia […]
    Redacción T21
  • Denuncia científica: la verdad sobre la crisis del planeta ha sido silenciada 4 julio, 2022
    La ciencia alerta desde 1827 de los mecanismos naturales que propician el calentamiento del planeta y a lo largo del siglo XX ha establecido una relación inequívoca entre la quema de combustibles fósiles y las concentraciones de CO2 en la atmósfera. Pero una poderosa maquinaria ha silenciado y negado la evidencia científica. Su objetivo: engañar […]
    Eduardo Costas, catedrático de Genética, UCM
  • ¿Puede un neandertal meditar? 3 julio, 2022
    Neandertales y humanos experimentaron un aumento de los lóbulos parietales a lo largo de la evolución que alumbró en ambos linajes la facultad de la atención, aunque a diferentes niveles. En los humanos modernos propició el control consciente de la divagación mental. En los neandertales, no.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Pacientes holográficos se usan para experimentar tratamientos médicos 2 julio, 2022
    Una nueva tecnología basada en realidad mixta permite a los estudiantes de medicina practicar diagnósticos y tratamientos con pacientes holográficos: no están presentes, pero los perciben como reales.
    Redacción T21
  • Una sorpresiva tormenta solar golpeó a la Tierra 1 julio, 2022
    Los expertos no han podido determinar aún las causas del extraño evento geomagnético sucedido entre el 25 y el 26 de junio: la tormenta fue lo suficientemente fuerte como para crear fluctuaciones débiles en la red eléctrica, causar impactos menores en la operación de satélites, interrumpir las habilidades de navegación de algunos animales migratorios y […]
    Pablo Javier Piacente
  • El Telescopio Espacial James Webb revelará en días la imagen más detallada del Universo 1 julio, 2022
    La NASA revelará la imagen más profunda de nuestro Universo que jamás se haya tomado este 12 de julio, gracias al Telescopio Espacial James Webb. Las capacidades infrarrojas de Webb le permiten mirar más lejos en el cosmos que cualquier telescopio anterior, incluso hasta el Big Bang, que ocurrió hace 13.800 millones de años.
    Pablo Javier Piacente