22 de marzo de 2009

Ordenadores Cuánticos.

En un ordenador tradicional la información se guarda y procesa en bits, que pueden valer 1 o 0. Lo importante es que un bit o bien vale 1 o bien vale 0, estas son todas las posibilidades. En un ordenador cuántico la información se guarda y se procesa en qubits (del inglés quantum bits). Un qubit es un bit que se encuentra en una superposición de estados, de forma que, entre comillas, "puede valer 1 y 0 a la vez".
En un ordenador tradicional los bits se representancon voltajes; por ejemplo, un chip puede estar diseñado para que todo voltaje entre 0 y 2 voltios represente un 0, y entre 4 y 6 voltios represente un 1. Los bits se guardan en memorias formadas por circuitos diseñados para mantener estables dos voltajes, digamos 1 y 5 voltios, de forma que puedan "recordar" ceros y unos. Los bits se copian"mandando voltajes" por cables. Se opera con los bits en unos circuitos llamados puertas lógicas. Los detalles de exactamente cómo funcionan todas estas cosas no son demasiado importantes; en los años 40 se usaban válvulas de vacío, luego vinieron los transistores, los circuitos integrados y los microchips, y sin embargo los ordenadores no cambiaron esencialmente.
Los ordenadores cuánticos tienen sus propias formas de representar, guardar, copiar y operar qubits. Igual que ocurre con los bits, la forma exacta en que hagan estas cosas no es demasiado importante, y sería absurdo intentar adivinar ahora qué tecnologías se usarán en el futuro. Pero para concretar ideas puede ser útil comentar algo sobre cómo se ha hecho esto en los ordenadores cuánticos construidos hasta hoy. En algunos casos se han usado iones atrapados en campos eléctricos dentro de cámaras de vacío a temperaturas bajísimas; estos iones se pueden manipular con láseres. En otros casos, cada qubit se ha representado con el spin de un electrón atrapado en un pozo cuántico, de forma que si "giraba" en un sentido representaba un 1 y si giraba en el sentido contrario representaba un 0. En estos casos el valor el qubit se puede manipular con campos magnéticos. Se opera con los qubits en las puertas cuánticas, cuyo funcionamiento tiende a ser muy complicado de explicar.
En cualquier caso, notamos que los qubits se guardan en elementos muy pequeños (átomos o electrones) y para manipularlos hace falta una maquinaria muy grande que está controlada por ordenadores tradicionales.
Quizás convenga aclarar que un nanoordenador es un ordenador construido con piezas extremadamente pequeñas, del tamaño de una molécula. Es de esperar que en los nanoordenadores serán importantes los efectos cuánticos, pero en principio ni los ordenadores cuánticos tienen que ser nanoordenadores, ni los nanoordenadores tienen que ser cuánticos.
Hay dos diferencias importantes entre un ordenador cuántico y uno clásico. La primera está en que al operar con qubits se pueden hacer muchas operaciones a la vez. Por ejemplo, supongamos que en un ordenador cuántico tenemos dos registros de 8 qubits; el primero vale 3 y 5 y el segundo vale 100 y 200 (en rigor tendríamos que decir que cada registro está en una superposición de dos estados en vez de tener ambos valores, pero vayamos abreviando). Bueno, pues podríamos sumar estos dos registros, de la misma forma en que los ordenadores han hecho sumas toda la vida, pero el resultado sería una superposición de cuatro estados con valores 103, 105, 203 y 205. Con un único "circuito" y con una única operación podemos hacer simultáneamente cantidades enormes de sumas.


Marta De Luis y Luis Albendea.

10 comentarios:

VÍCTOR dijo...

- Nulo uso de imágenes, vídeos etc que hubieran enriquecido el trabajo.
- No citáis las fuentes mediante vínculos en el texto.
- Ausencia de tags.
- Contenido muy técnico y no habláis del estado actual de las investigaciones y su futuro.

cristina dijo...

Esta claro que los nanoordenadores , por lo menos con lo que he leido, son muy adecuados para el futuro, ya que parece ultimamente que todo se reduce a cuanto mas pequeño mejor...pero lo que dice victor es verdad, no me he enterado de mucho porque era muy técnico el lenguaje pero de lo que me he enterado me ha gustado!

Cristina

Silvia dijo...

Parece que los nanoordenadores pueden llegar a ser mucho más eficientes en el futuro que los que ahora usamos, sobretodo porque puedan "combinar" los bits 0 y 1, al contrario que los que hay hoy en día, lo que les favorece.
Con un par de imagenes de nanoordenadores habría quedado mucho más claro, aparte del vocabulario demasiado técnico, pero creo que la información es bastante buena y puedes hacerte una buena idea del tema.

carlota! dijo...

Bueno en primer lugar decir que no me he enterado mucho porque el vocabulario era un poco tecnico pero bueno, de algo me he entearod y es que en el futuro estos ordenadores triunfaran mas que los de hoy en dia porque "la moda" será cuanto mas pequeño mejor.

..Maria dijo...

Este tema parece muy atractivo, pero el problema es que, como ya han comentado, habéis utilizado un vocabulario muy técnico, y hay partes que eran algo difíciles de entender. Sin embargo, me ha parecido muy interesante los datos que habéis aportado comparando un ordenador tradicional con un ordenador cuántico.

Quizás se echa en falta una introducción que hable sobre los ordenadores cuánticos, contando un poco su historia y tal (cuando surgió la idea, a quién se le ocurrió, etc).

Y bueno, faltan varias imágenes, links para ampliar la información, y quizá algún vídeo explicativo, lo que hace el artículo más difícil de leer, al ser todo texto.

Iñigo dijo...

Mira que traía ganas para leer este artículo, pero la verdad es que al final me he liado un poco. También he de decir que la introducción me ha parecido muy adecuada, pero si hecho en falta algún video o flash que me aclare un poco como funciona lo de la cuántica.

De todas formas, después de releerlo me ha convencido más aún de lo que ya estaba del futuro que tiene la física cuántica aplicada a los microprocesadores que además de permirtir guardar más información en menos espacio, manipularla más rápido y ser más segura; tiene la posibilidad de llevar a cabo varios procesos a la vez, cosa que me parece formidable porque estoy seguro que eso permite que el ordenador vaya más rápido y le cueste menos trabajo.

Iñigo.

javier dijo...

Hoy y en día, no se puede imaginar mundo sin ordenadores, por lo que éstos se deben mejorar.
Uniendo el artículo de Maria y Atocha, que habla sobre lo que se pensaba que sería nuestro "hoy"
hace 50 años, creo que si que nos podemos imaginar como pueden ser los ordenadores, pues hace unos 5 años no se imaginaban que todo el mundo pudiese tener un portátil, o un ordenador "casi de bolsillo".
opino que un vídeo, imagen o flash habría estado perfecto.

Javier Fernández dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
Javier Fernández dijo...

Es verdad que el tema de vuestro artículo es muy interesante, pero desde mi punto de vista, es un poco complicado de entender porque la información que dais es demasiado técnica.

No obstante aportais datos interesantes y creo que eso es muy positivo.

Es increible la cuántica, y en concreto, los ordenadores cuánticos, pues permite guardar más información en menos espacio (entre otras muchas cosas que he aprendido leyendo el artículo)

También he de decir que me ha resultado un poco difícil su lectura al faltar algún vídeo que lo explique de manera más general y haga el texto más ameno, y links que nos lleven a otros portales o páginas de internet (que seguro que hay muchas).

De todas formas, bien, aunque se mejoraría mucho solucionando las pegas que he puesto.

Marta Boix dijo...

En mi opinion es un articulo muy tecnico, el cual te lia un poco y bastante breve.
Bueno por lo poco que me he enterado diria que estos ordenadores seran el futuro.