Computadores cuánticos, ¿para cuándo?

Alicante

La actual tecnología de computadoras basadas en los transistores nos viene acompañando desde hace más de 60 años. Cada vez dependemos más de ellos y cada año han ido duplicando su capacidad a base de reducir el tamaño de sus componentes hasta alcanzar escalas que están rozando el tamaño del electrón.

El problema es que por debajo de esos tamaños las partículas ya no se comportan de la misma forma a la que estábamos acostumbrados y, por lo tanto, ya no será posible en breve seguir reduciendo los transistores para aumentar la capacidad y velocidad de los procesadores que se construyen con ellos.

Ahora que estamos llegando al límite de miniaturización de esta tecnología y debido a la gran dependencia que tenemos de los computadores para realizar casi cualquier tarea, los científicos intentan buscar soluciones en otros campos.

Justamente, uno de los paradigmas que puede dar solución a este problema es el de la computación cuántica. Este paradigma se basa en los cubits en lugar de en los tradicionales bits y en las curiosas propiedades que exhiben las partículas a nivel subatómico.

Una de estas características provoca que una partícula pueda estar en un estado 0 o en un estado 1 -tal y como estábamos acostumbrados-, pero también podría estar en un estado 0 y 1 al mismo tiempo. Aunque esto parece a primera vista un problema, los científicos están intentando sacarle partido. Por un lado, estas partículas podrían almacenar más información en menor espacio, pero lo más importante quizá es que, puesto que se puede acceder al mismo tiempo a sus diferentes estados (número de cubits), también se podría realizar operaciones en paralelo. De esta forma, un computador basado en este paradigma podría ser muchísimo más potente que su equivalente clásico.

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Esta enorme potencia de cálculo puede tener muchas aplicaciones, como la creación de nuevas sustancias y medicamentos o el análisis masivo de información. Sin embargo, uno de los problemas que ya se prevén es que también serían capaces de descifrar las actuales claves criptográficas empleadas en casi todos los sistemas y servicios actuales.

En cualquier caso, a pesar de que empresas como IBM ya han anunciado un computador cuántico de 49 cubits que pretende ser comercial, todavía queda un largo recorrido hasta que los físicos acaben de domesticar estas partículas, que los matemáticos refinen esta nueva forma de computar y, sobre todo, que los ingenieros puedan crear computadores cuánticos capaces de trabajar de forma segura, estable y robusta con estas «tímidas» partículas.

Mientras tanto, otros paradigmas van cobrando fuerza e intentan tomar la delantera. Uno de ellos no es nada nuevo, se trata de la computación paralela, basada en descomponer los problemas actuales en problemas más pequeños. De esta forma, a pesar de que no podamos aumentar la capacidad de los computadores, podremos emplear al mismo tiempo muchos de ellos. Otro de los enfoques que cada vez cobra más fuerza es la computación basada en ADN. Este paradigma defiende la utilidad del ADN para resolver problemas difíciles buscando exhaustivamente en todas las combinaciones posibles de una determinada longitud de hebras de ADN. Además, todas estas búsquedas se pueden realizar en paralelo.

SER 3.0 #35

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Como puede verse, nada está escrito todavía. No os perdáis el programa de hoy si queréis saber un poco más sobre este tema.

Francisco Maciá es doctor ingeniero en Informática y profesor titular en el Departamento de Tecnología Informática y Computación de la Universidad de Alicante.