Ciaran Hughes Joshua Isaacson Anastasia Libros Populares

Ciaran Hughes Joshua Isaacson Anastasia Biografía y Hechos

La computación cuántica o informática cuántica[1] es un paradigma de computación distinto al de la informática clásica. Se basa en el uso de cúbits (qubits en inglés), una especial combinación de unos y ceros. Los bits de la computación clásica pueden estar en 1 o en 0, pero solo un estado a la vez, en tanto que el cúbit (quantum bit) puede tener los dos estados simultáneamente. Esto da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. Una misma tarea puede tener diferente complejidad en computación clásica comparada con la que tiene en computación cuántica, lo que ha dado lugar a una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Mientras que un computador clásico equivale a una máquina de Turing,[2] un ordenador cuántico equivale a una máquina de Turing cuántica. El enfoque de las computadoras cuánticas es resolver problemas de una manera fundamentalmente nueva. Los investigadores[¿quién?] esperan que con este nuevo enfoque de la computación puedan comenzar a explorarse algunos problemas que nunca podremos resolver de otra manera. La doctora Talia Gershon (directora de Estrategia de Investigación e Iniciativas de Crecimiento en IBM) describe la computación cuántica, de manera muy general, como una combinación entre tres factores: la superposición de giros, el entrelazamiento de dos objetos y la interferencia, la cual ayuda a controlar los estados cuánticos y amplificar los tipos de señales que están orientados hacia la respuesta correcta, y luego cancelar los tipos de señales que conducen a la respuesta incorrecta. A medida que evoluciona la tecnología y se reduce el tamaño de los transistores para producir microchips cada vez más pequeños, esto se traduce en mayor velocidad de proceso. Sin embargo, no se pueden hacer los chips infinitamente pequeños, ya que hay un límite tras el cual dejan de funcionar correctamente. Cuando se llega a la escala de nanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular; a esto se le denomina: efecto túnel. Una partícula clásica, si se encuentra con un obstáculo, no puede atravesarlo y rebota. Pero con los electrones, que son partículas cuánticas y se comportan como ondas, existe la posibilidad de que una parte de ellos pueda atravesar las paredes si son lo suficientemente delgadas; de esta manera la señal puede pasar por canales donde no debería circular. Por ello, el chip deja de funcionar correctamente. La idea de computación cuántica surge en 1981, cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el entorno de la informática. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuanto. En la computación digital, un bit puede tomar solo uno de dos valores: 0 o 1. En cambio, en la computación cuántica intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 1 y 0 a la vez (dos estados ortogonales de una partícula subatómica). Eso permite que se puedan realizar varias operaciones a la vez, según el número de cúbits. El número de cúbits indica la cantidad de bits que pueden estar en superposición. Con los bits convencionales, si se tenía un registro de tres bits, había ocho valores posibles y el registro solo podía tomar uno de esos valores. En cambio, si se tiene un vector de tres cúbits, la partícula puede tomar ocho valores distintos a la vez gracias a la superposición cuántica. Así, un vector de tres cúbits permitiría un total de ocho operaciones paralelas. Como cabe esperar, el número de operaciones es exponencial con respecto al número de cúbits. Para hacerse una idea del gran avance, un computador cuántico de 30 cúbits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (10 billones de operaciones en coma flotante por segundo), actualmente la supercomputadora convencional Summit tiene la capacidad de procesar 200 petaflops (200 mil billones). Funcionamiento En el modelo de cómputo tradicional el bit es la unidad mínima de información, el cual corresponde a un sistema binario, sólo puede tomar dos valores, representados por 0 y 1. Es posible usar y combinar más bits para representar mayor cantidad de información. Por el otro lado, en un sistema de cómputo cuántico la unidad mínima de información es el cúbit, el cual posee el principio de superposición cuántica, que permite al cúbit tomar diversos valores a la vez, puede ser 0 y 1, o bien es incluso posible que no sólo ocurra una superposición de ambos valores, sino que ocurra una superposición simultánea de todos los cúbits que se estén combinando, un conjunto de dos cúbits puede representar una superposición de valores: 00, 01, 10 y 11 a la vez.[3] El incremento de la capacidad de superposición, equivale a una mayor capacidad de representación de información. Entrelazamiento El entrelazamiento es una cualidad con la que dos cúbits que han sido entrelazados (en una correlación) pueden ser manipulados para hacer exactamente lo mismo, garantizando que se puedan realizar operaciones en paralelo o simultáneamente. A este principio se le conoce como paralelismo cuántico, y permite que la capacidad de realizar operaciones en paralelo crezcan de manera exponencial en relación con el número de cúbits con los que puede operar el computador.[4] Interferencia cuántica Durante la manipulación de cúbits, se puede realizar una operación llamada interferencia cuántica, que aprovecha las propiedades de la superposición para reforzar o cancelar ciertos resultados, mejorando así la precisión y eficiencia de los cálculos. [cita requerida] Problemas Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, que causa la pérdida del carácter unitario (y, más específicamente, la reversibilidad) de los pasos del algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación transversal (en la terminología usada en la tecnología de resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia magnética), está típicamente entre nanosegundos y segundos, a temperaturas bajas. Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, de forma que cualquier operación debe ser completada en un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. Si la tasa de error es lo bastante baja, es posible usar eficazmente la corrección de errores cuántica, con lo cual sí serían posibles tiempos de cálculo más largos que el tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10–4, por debajo de la cual se supone que sería posible la aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos. El doctor Steven Girvin (profesor de física en el Instituto Cuántico de Yale), cuyo enfoque principal es la corrección de errores cuánticos y tratar de comprender el concepto de tolerancia a fallos, dice que «t.... Descubre los libros populares de Ciaran Hughes Joshua Isaacson Anastasia. Encuentra los 100 libros más populares de Ciaran Hughes Joshua Isaacson Anastasia

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