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Publicado el 5 de julio de 2012 a las 18:41

Ordenadores cuánticos: el futuro de la informática está más cerca

La física cuántica ya no es algo de ciencia ficción: muy pronto nuestra vida cotidiana se llenará de máquinas que utilizarán sus leyes para ser más rápidas y potentes. Te presentamos el mundo de los ordenadores cuánticos

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Ordenadores cuánticos: el futuro de la informática está más cerca

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Con todo el jaleo de los últimos días alrededor del acelerador de partículas del CERN y del cacareado bosón de Higgs, ahora mismo cualquier frase que contenga la palabra "cuántico" hace que a todos se nos pongan las orejas tiesas, sea de curiosidad o de ganas de salir corriendo. El caso es que eso de "física cuántica" cada vez va siendo menos algo que oímos en la ciencia ficción y más un elemento de nuestra vida cotidiana. Este proceso no ha hecho más que empezar: y es que es muy posible que en no muchos años podamos tener ordenadores cuánticos en nuestras casas y puestos de trabajo...

¿Qué es eso de "ordenadores cuánticos"? Vamos a intentar echar un rápido vistazo sobre esta tecnología, que aún está en fase de investigación y prototipos pero que está madurando a pasos agigantados. Vamos a explicarlo de forma que cualquiera pueda entenderlo, por lo que tendremos que recurrir a metáforas (y caer en alguna que otra imprecisión e inexactitud) que puede que hagan fruncir el ceño a algunos lectores más versados en estos temas de ciencia y tecnología. ¡Esperamos que sepan perdonarnos!

Para comprender la diferencia más importante entre un ordenador cuántico y uno "normal", tenemos que saber cuál es la base del funcionamiento de un computador tradicional: el bit. Los ordenadores que conocemos "piensan" (es decir: transmiten la información y realizan sus cálculos) en código binario: un 0 o un 1, un sí o un no. Y como lo que utilizan para transmitir información es electricidad, un 1 es "encendido" y un 0 es "apagado". Eso es un bit: la unidad mínima de información que maneja un ordenador. Combinando millones y millones de algo tan sencillo como un bit, nuestros ordenadores son capaces de realizar complejísimas operaciones: desde resolver problemas matemáticos muy complejos a reproducir una película, pasando por poner en jaque (literalmente) al mismo Gary Kasparov o batirse el cobre contra un usuario en algún juego.

Un chip tradicional

Para transmitir la información (los bits), los ordenadores utilizan transistores; si los ordenadores son cada vez más potentes es sencillamente porque se van descubriendo formas de miniaturizar más los circuitos, es decir, de acumular más transistores en menos espacio. El problema es que esto de la miniaturización tiene un límite por un problema llamado "efecto túnel": cuando llegamos a escalas de tamaño realmente diminutas (hablamos de nanometros: la milmillonésima parte de un metro), la electricidad ya no va necesariamente por donde queremos en el chip sino que puede "escaparse" y provocar interferencias. Es como si intentaras meter en una botella mucha agua de golpe con un embudo muy pequeño: ¡se te saldría por todas partes!

El problema del efecto túnel se conoce desde hace mucho tiempo; del mismo modo, hace ya bastante tiempo que hay científicos tratando de encontrarle una solución. Y así fue como en 1981 un investigador llamado Paul Bernioff teorizó que un día podrían utilizarse las leyes cuánticas, y no las de la electricidad, como base para crear ordenadores. Esto de la mecánica cuántica es un asunto bastante complicado; para evitar líos, vamos a quedarnos con una noción: a nivel cuántico, las partículas pueden tener un estado de indeterminación, como ilustra la metáfora del famoso gato de Schrödinger en que el gato está vivo y muerto a la vez. Así pues, la unidad mínima de información no sería un bit sino un qbit ("quantum bit" o "bit cuántico"): un 0, un 1 y el 0 y 1 a la vez; un sí, un no... y un quizás.

Por esto de la superposición de estados, un ordenador que "piense" en qbits puede realizar operaciones paralelas que no podrían hacerse con bits. Un ejemplo: con una máquina de dos bits hay cuatro valores posibles: 00, 01, 10, 11; y la máquina sólo puede transmitir uno de estos valores cada vez. Con dos qbits la máquina podría transmitir esos cuatro valores al mismo tiempo gracias a la superposición de estados, ya que todos pueden ser ciertos a la vez... En román paladino: un ordenador cuántico ofrecería una potencia computacional absolutamente increíble, incomparable con las máquinas que conocemos hoy en día. Sería casi como comparar nuestro PC con un ábaco...

El chip cuántico de IBM

Y si tan potentes son, ¿por qué no tenemos ya ordenadores cuánticos? La respuesta es evidente: a nivel teórico todo esto queda muy bonito, ¡pero es dificilísimo de hacer en la práctica! Para empezar está el asunto de qué utilizar para transmitir la información, habida cuenta de las limitaciones que ya sabemos de la electricidad. En recientes experimentos se ha probado con la luz, y están ya alcanzando unas tasas de éxito del 70% en las transmisiones, lo cual es un comienzo muy prometedor; también se ha intentado con átomos que almacenan información cuántica.

Y si el problema práctico de cómo superar las limitaciones técnicas actuales parece poco, aún quedan por resolver un buen montón de problemas teóricos: y es que la ciencia informática tiene que desarrollar aún las matemáticas cuánticas para utilizar este tipo de procesos... Para entendernos: si uno tiene que hacer un viaje, no sólo basta con saber el punto de partida, a dónde queremos ir y por qué vía; también tenemos que aprender a conducir... ¡Queda camino por recorrer!

Sin embargo, los adelantos son muy prometedores. IBM, en colaboración con varias universidades, lleva ya veinte años investigando en esta línea y poco a poco va consiguiendo avances: hace apenas unos meses (en febrero de 2012), IBM anunció que había conseguido crear el primer chip cuántico razonablemente estable. Es decir: ya existe un circuito capaz de "pensar" en qbits. Falta mucho, claro: para empezar, que sea totalmente estable, que se pueda fabricar a un precio razonable, que pueda comunicarse con todos los periféricos de un ordenador...

Además, la informática tal y como la conocemos (basada en el código binario) tendría que cambiar radicalmente: los ordenadores cuánticos suponen un cambio de paradigma radical para la ciencia computacional. ¿Y sabéis cuánto falta, según IBM, para que toda esta "ciencia ficción" se comercialice y se haga un hueco en nuestro escritorio? ¡Tan sólo 10 años! ¿Estás preparado para pasarte a la informática cuántica?

Publicado por

@AntonioSanto Editor de Vadejuegos

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