Computacion Cuantica :definicion, origen y cronologia.
Definicion:La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. Una misma tarea puede tener diferente complejidad
en computación clásica y en computación cuántica, lo que ha dado lugar a
una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser
tratables. Mientras un computador clásico equivale a una máquina de Turing,[1] un computador cuántico equivale a una máquina de Turing cuántica.
Origen:
A medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de
integración y caben más transistores en el mismo espacio; así se
fabrican microchips cada vez más pequeños, y es que, cuanto más pequeño
es, mayor velocidad de proceso alcanza el chip. Sin embargo, no podemos
hacer los chips infinitamente pequeños. Hay un límite en 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 llama 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 demasiado finas; de
esta manera la señal puede pasar por canales donde no debería circular.
Por ello, el chip deja de funcionar correctamente. En consecuencia, la
computación digital tradicional no tardaría en llegar a su límite,
puesto que ya se ha llegado a escalas de sólo algunas decenas de
nanómetros. Surge entonces la necesidad de descubrir nuevas tecnologías y
es ahí donde entra la computación cuántica en escena.
La idea de computación cuántica surge en 1981, cuando Paul Benioff
expuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el entorno de la
computación. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se
trabaja a nivel de cuanto. En la computación digital, un bit sólo puede
tomar dos valores: 0 ó 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 0 y 1 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
qubits.
El número de qubits indica la cantidad de bits que pueden estar en
superposición. Con los bits convencionales, si teníamos un registro de
tres bits, había ocho valores posibles y el registro sólo podía tomar
uno de esos valores. En cambio, si tenemos un vector de tres qubits, la
partícula puede tomar ocho valores distintos a la vez gracias a la
superposición cuántica. Así, un vector de tres qubits permitiría un
total de ocho operaciones paralelas. Como cabe esperar, el número de
operaciones es exponencial con respecto al número de qubits. Para
hacerse una idea del gran avance, un computador cuántico de 30 qubits
equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops
(millones de millones de operaciones en coma flotante por segundo),
cuando actualmente las computadoras trabajan en el orden de gigaflops
(miles de millones de operaciones).
Cronoligia:
Año 2000 hasta ahora.
2000 - Continúan los progresos
De nuevo IBM, dirigido por Isaac Chuang (Figura 4.1), creó un
computador cuántico de 5-Qbit capaz de ejecutar un algoritmo de búsqueda
de orden, que forma parte del Algoritmo de Shor. Este algoritmo se
ejecutaba en un simple paso cuando en un computador tradicional
requeriría de numerosas iteraciones. Ese mismo año, científicos de Los
Álamos National Laboratory (EE.UU) anunciaron el desarrollo de un
computador cuántico de 7-Qbit. Utilizando un resonador magnético nuclear
se consiguen aplicar pulsos electromagnéticos y permite emular la
codificación en bits de los computadores tradicionales.
2001 - El algoritmo de Shor ejecutado
IBM y la Universidad de Stanford, consiguen ejecutar por primera vez
el algoritmo de Shor en el primer computador cuántico de 7-Qbit
desarrollado en Los Álamos. En el experimento se calcularon los factores
primos de 15, dando el resultado correcto de 3 y 5 utilizando para ello
1018 moléculas, cada una de ellas con 7 átomos.
2005 - El primer Qbyte
El Instituto de “Quantum Optics and Quantum Information” en la
universidad de Innsbruck (Austria) anunció que sus científicos habían
creado el primer Qbyte, una serie de 8 Qbits utilizando trampas de
iones.
2006 - Mejoras en el control del cuanto
Científicos en Waterloo y Massachusetts diseñan métodos para mejorar
el control del cuanto y consiguen desarrollar un sistema de 12-Qbits. El
control del cuanto se hace cada vez más complejo a medida que aumenta
el número de Qbits empleados por los computadores.
] 2007 - D-Wave
La empresa canadiense D-Wave Systems
había supuestamente presentado el 13 de febrero de 2007 en Silicon
Valley, una primera computadora cuántica comercial de 16-qubits de
propósito general; luego la misma compañía admitió que tal máquina,
llamada Orion, no es realmente una computadora cuántica, sino una clase
de máquina de propósito general que usa algo de mecánica cuántica para
resolver problemas.[cita requerida]
2007 - Bus cuántico
En septiembre de 2007, dos equipos de investigación estadounidenses, el National Institute of Standards (NIST)
de Boulder y la Universidad de Yale en New Haven consiguieron unir
componentes cuánticos a través de superconductores. De este modo aparece
el primer bus cuántico, y este dispositivo además puede ser utilizado
como memoria cuántica, reteniendo la información cuántica durante un
corto espacio de tiempo antes de ser transferido al siguiente
dispositivo.
2008 - Almacenamiento
Según la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de los EEUU, un equipo
de científicos consiguió almacenar por primera vez un Qubit (el
equivalente a un "bit" del "mundo clásico", pero en el "mundo cuántico")
en el interior del núcleo de un átomo de fósforo, y pudieron hacer que
la información permaneciera intacta durante 1.75 segundos. Este periodo
puede ser expansible mediante métodos de corrección de errores, por lo
que es un gran avance en el almacenamiento de información.
2009 - Procesador cuántico de estado sólido
El equipo de investigadores estadounidense dirigido por el profesor
Robert Schoelkopf, de la universidad de Yale, que ya en 2007 había
desarrollado el Bus cuántico, crea ahora el primer procesador cuántico
de estado sólido, mecanismo que se asemeja y funciona de forma similar a
un microprocesador convencional, aunque con la capacidad de realizar
sólo unas pocas tareas muy simples, como operaciones aritméticas o
búsquedas de datos. Para la comunicación en el dispositivo, esta se
realiza mediante fotones que se desplazan sobre el bus cuántico,
circuito electrónico que almacena y mide fotones de microondas,
aumentando el tamaño de un átomo artificialmente.
2011 - Primera computadora cuántica vendida
La primera computadora cuántica comercial es vendida por la empresa D-Wave Systems fundada en 1999 a Lockheed Martin por 10 millones de dólares.[3]
2012 - Avances en chips cuánticos
IBM
anuncia que ha creado un chip lo suficientemente estable para permitir
que la informática cuántica llegue a hogares y empresas, se estima que
en unos 10-12 años se pueda estar comercializando los primeros sistemas
cuánticos.[4
No hay comentarios:
Publicar un comentario