Las computadoras cuánticas realizarán ciertos tipos de operaciones con mucha mayor rapidez que los ordenadores convencionales. Pero hay que superar bastantes retos antes de que estas máquinas ultrarrápidas estén disponibles.
Comparto una serie de artículos que me parecieron muy interesantes..
http://noticiasdelaciencia.com/not/864/-funciona-realmente-la-computacion-cuantica-/Las computadoras cuánticas, aún en una fase muy inicial de desarrollo, aprovechan las extrañas propiedades de la materia a escalas extremadamente pequeñas. Muchos expertos creen que una computadora cuántica del todo operativa tendrá una velocidad de procesamiento colosalmente superior a la de las supercomputadoras actuales, basadas en un fenómeno físico mucho menos exótico. Pero hasta ahora, las computadoras cuánticas han demostrado ser extremadamente difíciles de construir. Los pocos prototipos simples desarrollados en laboratorio realizan cálculos tan rudimentarios que a veces resulta difícil saber si realmente están aprovechando de alguna forma los efectos cuánticos.
Scott Aaronson y Alex Arkhipov del MIT han ideado un experimento que, de funcionar, ofrecería pruebas contundentes de que las computadoras cuánticas pueden hacer cosas que las computadoras clásicas no pueden. Aunque resultaría difícil construir el aparato experimental, no debe ser tan difícil como construir una computadora cuántica completamente funcional.
La propuesta de Aaronson y Arkhipov es una variante de un experimento realizado por físicos de la Universidad de Rochester en 1987, que se valió de un dispositivo llamado divisor de haz, el cual divide un haz de luz en dos haces que viajan en direcciones diferentes. Los investigadores de esa universidad demostraron que si dos partículas de luz (fotones) idénticas llegan al divisor de haz exactamente al mismo tiempo, ambas irán por la derecha o por la izquierda; no tomarán caminos diferentes. Éste es otro de los extraños comportamientos cuánticos seguidos por las partículas fundamentales y que desafían a la lógica clásica.
El experimento utilizará un sistema divisor como el de la ilustración. (Foto: Christine Daniloff)
El experimento de los investigadores del MIT utilizará una mayor cantidad de fotones, los cuales pasarán a través de una red de divisores de haz y finalmente llegarán a detectores de fotones.
El número de detectores dependerá del de fotones, con, por ejemplo, unos 36 detectores para 6 fotones, y unos 100 detectores para 10 fotones.
Para cada ocasión que se realice el experimento del MIT, será imposible predecir cuántos fotones alcanzarán a un detector dado. Pero conforme se repita una y otra vez el experimento, podrían comenzar a aparecer patrones estadísticos. En la versión de 6 fotones del experimento, por ejemplo, podría ser que hubiera un 8 por ciento de probabilidades de que los fotones impactasen en los detectores 1, 3, 5, 7, 9 y 11, un 4 por ciento de probabilidades de que impactaran en los detectores 2, 4, 6, 8, 10 y 12, y así sucesivamente, para cualquier combinación posible de detectores.
Calcular esa distribución (la probabilidad de que los fotones impacten en una combinación dada de detectores) será un reto difícil, pero puede permitir determinar la viabilidad real de la computación cuántica.
http://noticiasdelaciencia.com/not/4659/computacion-cuantica-una-via-decisiva-para-desentranar-los-secretos-de-la-fisica-subatomica-/Tres teóricos han dado con otra importante aplicación práctica que podrán tener las computadoras cuánticas, máquinas fascinantes que todavía están a años de distancia en el futuro.
Según estos teóricos, entre ellos uno del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), los físicos podrían algún día usar las computadoras cuánticas para estudiar las interioridades del universo de maneras que en la actualidad están mucho más allá del alcance de los ordenadores convencionales, incluso de las supercomputadoras más potentes del presente.
Las computadoras cuánticas requieren de una tecnología que probablemente necesitará décadas para ser perfeccionada hasta un nivel aceptable, pero resultan muy prometedoras para resolver problemas complejos. Las conexiones en sus procesadores se aprovecharán de ciertas características de la mecánica cuántica, la cual rige la interacción de las partículas subatómicas. Las leyes de la mecánica cuántica permiten que las conexiones cuánticas existan al mismo tiempo en el estado de apagado (Off) y en el de encendido (On), por lo que una computadora cuántica es capaz de considerar a la vez todas las posibles soluciones a un problema.
Esta portentosa cualidad, que brinda una capacidad analítica muy por encima de la de los ordenadores de la actualidad, podría permitir que las computadoras cuánticas resolvieran con rapidez algunos problemas que son difíciles en la actualidad, como por ejemplo la descodificación de códigos complejos. Pero también podrían enfrentarse a problemas aún más difíciles.
El equipo de Stephen Jordan, de la División de Matemáticas Aplicadas y Computacionales del NIST, ha desarrollado un algoritmo (una serie de instrucciones que pueden ser ejecutadas repetidas veces) que podría ejecutarse en cualquier computadora cuántica funcional, independientemente de la tecnología específica que finalmente se utilice para construirla. El algoritmo simularía todas las posibles interacciones entre dos partículas elementales que chocan entre sí, algo cuyo estudio actualmente requiere de un gran acelerador de partículas y varios años de trabajo.
Simular estas colisiones es un problema muy difícil para los ordenadores digitales actuales porque el estado cuántico de las partículas que chocan es muy complejo y, por tanto, difícil de representar con exactitud con una cantidad factible de bits. Sin embargo, el algoritmo del equipo codifica la información que describe este estado cuántico mucho más eficientemente gracias a usar una serie de interruptores cuánticos, lo cual hace que el cálculo sea mucho más factible de realizar.
En el desarrollo de este algoritmo y en su análisis posterior también han trabajado John Preskill, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena, y Keith S.M. Lee, ahora en la Universidad de Pittsburgh, Pensilvania, también en Estados Unidos.
http://noticiasdelaciencia.com/not/11163/arranque-mas-veloz-para-las-computadoras-cuanticas/Pulsar el botón de arranque, encender el monitor, servirnos una taza de café, y ya podemos comenzar a trabajar con el ordenador. Así es más o menos como la mayoría de nosotros vivimos la experiencia cotidiana de poner en marcha un ordenador. Pero con una computadora cuántica la situación es muy diferente. Hasta ahora, los investigadores han tenido que pasar horas haciendo decenas de ajustes y meticulosas calibraciones para configurar un chip de apenas cinco bits cuánticos de manera que pueda ser utilizado para el trabajo experimental. (Un bit cuántico o "qubit" es el equivalente en la computación cuántica de un bit de la computación tradicional). Cualquier pequeño error en el procedimiento de ajuste o calibración hace que el chip no funcione.
El problema es que, de forma parecida a lo que pasa con bastantes instrumentos musicales, las computadoras cuánticas reaccionan a pequeños cambios en su entorno. Por ejemplo, si hace un poco más de frío o de calor que en el día anterior, o la presión atmosférica es un poco mayor o menor, la compleja red de qubits dejará de funcionar, o sea que la computadora quedará desajustada y habrá que reajustarla antes de poder usarla nuevamente. Hasta ahora, los físicos que investigan la computación cuántica han tenido que observar cada día cómo han cambiado las condiciones respecto al día anterior y luego volver a medir cada parámetro y recalibrar cuidadosamente el chip. Sólo es admisible una diminuta tasa de error de menos del 0,1 por ciento al medir las condiciones ambientales. Eso significa que sólo puede aparecer un error en una de cada mil mediciones. Si tan solo dos mediciones de cada mil son erróneas, el software no será capaz de recuperarse ante los errores y la computadora cuántica no funcionará correctamente. Con alrededor de 50 parámetros diferentes implicados en el proceso, es fácil darse cuenta del gran esfuerzo que supone la calibración de una computadora cuántica.
La situación podría ahora cambiar drásticamente gracias al trabajo del equipo de Frank Wilhelm-Mauch, de la Universidad de Saarland en Alemania.
Usando esta nueva técnica, los investigadores han conseguido reducir la tasa de errores de calibración por debajo del umbral requerido del 0,1 por ciento, y a la vez reducir el tiempo empleado en el proceso de calibración de seis horas a cinco minutos. El nuevo método ha sido sometido a rigurosas pruebas por un grupo de físicos de la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados Unidos, y los resultados son prometedores.
Este desarrollo es de gran importancia para investigaciones futuras en la computación cuántica.
Hasta ahora, varias limitaciones técnicas habían hecho que los experimentos se realizaran usando un chip de sólo cinco qubits, que lleva a cabo las operaciones de cálculo reales. El nuevo método, en cambio, no se limita a chips de esta magnitud y puede ser aplicado a procesadores cuánticos de casi cualquier tamaño.
El principio fundamental de la computación cuántica es que una partícula (por ejemplo, un átomo, un electrón o un fotón) puede hallarse en dos estados de la mecánica cuántica al mismo tiempo. Esto se conoce como una superposición de estados. En un ordenador convencional, la información está representada por los bits, con cada bit adoptando el valor 0 ó el 1. En una computadora cuántica, en cambio, la información está representada en qubits (bits cuánticos), que pueden asumir simultáneamente tanto "0" como "1". Cuando una computadora cuántica es puesta a trabajar sobre un problema, considera todas las respuestas posibles organizando sus qubits simultáneamente en todas las combinaciones posibles de "ceros" y "unos". Dado que una secuencia de qubits puede representar muchos números diferentes, una computadora cuántica haría muchos menos cálculos que una convencional para solucionar algunos problemas.
Una arquitectura apta para una computadora cuántica puede basarse en una unidad de memoria compuesta de átomos cuyos estados cuánticos puedan ser excitados y manipulados de forma controlada usando luz láser. Eso permite realizar los cálculos simultáneamente ("en paralelo") en ambas partes del estado de superposición (0 y 1).
