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Friday, 07 September 2018 09:52

Hacer el computador más rápido del mundo: una carrera que no vislumbra un ganador

Escrito por Heon Health on line
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Los computadores cuánticos han sido promocionados durante mucho tiempo como máquinas increíblemente potentes que serán capaces de resolver problemas computacionales enormemente complejos mucho más rápido que cualquier ordenador que tengamos disponible hoy en día. Pero nadie puede ponerse de acuerdo sobre la mejor manera de hacerlos. ¿Quién ganará la carrera?

Las computadoras cuánticas superrápidas podrían acelerar el descubrimiento de nuevos medicamentos, descifrar los sistemas de seguridad criptográfica más complejos, diseñar nuevos materiales, modelar el cambio climático y sobrecargar la inteligencia artificial, dicen los científicos informáticos.

Pero actualmente no hay consenso sobre la mejor manera de hacerlos o de ponerlos a disposición del mercado masivo.

Físicos, ingenieros e informáticos de todo el mundo están intentando desarrollar cuatro tipos muy diferentes de ordenadores cuánticos, basados en partículas de luz, iones atrapados, qubits superconductores o centros de vacío de nitrógeno en diamantes.

Compañías como IBM, Google, Rigetti, Intel y Microsoft lideran actualmente la carga cuántica.

Cada método tiene sus ventajas y desventajas, pero el reto general es la fragilidad de la propia cuántica.

¿Qué es la computación cuántica?

En lugar de usar unos y ceros llamados bits, representando encendido o apagado, en secuencias largas como en la computación clásica, un bit cuántico -o qubit- utiliza las propiedades casi mágicas de las partículas subatómicas.

Los electrones o los fotones, por ejemplo, pueden estar en dos estados al mismo tiempo - un fenómeno llamado superposición. Como resultado, una computadora basada en qubit puede hacer muchos más cálculos mucho más rápido que una computadora convencional.

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"Si tienes una computadora de dos qubits y añades dos qubits, se convierte en una computadora de cuatro qubits. Pero no estás duplicando la potencia de la computadora, sino que la estás incrementando exponencialmente", explica Martin Giles, jefe de la oficina de San Francisco de la MIT Technology Review.

Los informáticos a veces describen este efecto de la computación cuántica como si fueran capaces de recorrer cada uno de los caminos de un laberinto muy complejo al mismo tiempo.

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Los cúbitos también pueden influirse entre sí incluso cuando no están físicamente conectados, un proceso llamado "enredo". En términos informáticos, esto les da la capacidad de dar saltos lógicos que los ordenadores convencionales nunca podrían dar.

La búsqueda de la estabilidad

Pero las qubits son muy inestables y propensas a interferencias o "ruido" de otras fuentes de energía, lo que conduce a errores en los cálculos. Así que la carrera es para encontrar una manera de estabilizarlos para la producción en masa.

El gigante informático IBM cree firmemente que los "qubits superconductores transmon" son los más prometedores para la computación cuántica, y tienen tres prototipos de procesadores cuánticos a los que el público puede acceder en la nube.

"Hasta ahora, más de 94.000 personas han accedido a los ordenadores cuánticos de IBM en la nube. Han realizado más de cinco millones de experimentos y escrito 110 artículos", dice el Dr. Robert Sutor, vicepresidente de estrategia y ecosistema de computación cuántica de IBM Research.

"La gente está aprendiendo y experimentando... esperamos que en tres a cinco años seamos capaces de señalar un ejemplo específico, y decir que lo cuántico mejora significativamente todo lo que los ordenadores clásicos pueden hacer".

Pero el método de IBM requería que el ordenador cuántico se almacenara dentro de una gran nevera, donde los qubits se almacenan a temperaturas cercanas al cero absoluto para asegurar que permanezcan en sus estados útiles.

Esto significa que sería muy difícil de miniaturizar y, por lo tanto, muy caro.

"Parece probable que las qubits superconductoras estén entre las primeras tecnologías que permitan una computación cuántica útil", dice Joseph Fitzsimons, investigador principal del Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur.

"Sin embargo, mi impresión es que son análogos a los tubos de vacío de los primeros ordenadores, en lugar de los transistores que aparecieron más tarde.

"Quizá veamos emerger otra tecnología que se convierta en la ganadora final."

Microsoft y los académicos del Instituto Niels Bohr de Copenhague están trabajando en lo que creen que serán qubits mucho más estables basados en las llamadas partículas Majorana.

Mientras otros equipos trabajan en la captura de qubits en silicio, se han fabricado con el material tradicional de los chips de ordenador.

Y los informáticos de la Universidad de Oxford están buscando formas de conectar ordenadores más pequeños en lugar de crear ordenadores más grandes con muchos qubits.

Hay muchas maneras de despellejar a Schrodinger's Cat, al parecer.

¿Potencial clásico?

Mientras esperamos los ordenadores cuánticos, ¿cuál es el futuro de la informática convencional o clásica?

En julio, Ewin Tang, de 18 años, graduado en ciencias de la computación y matemáticas de la Universidad de Texas en Austin, causó sensación en el mundo de la computación internacional al desarrollar un algoritmo informático clásico que puede resolver un problema casi tan rápido como una computadora cuántica.

El problema consistía en desarrollar un motor de recomendación que sugiriera productos a los usuarios en función de los datos sobre sus preferencias.

Y la UE anunció recientemente que está trabajando en la próxima generación de ordenadores -exascale- que permitiría realizar mil millones de cálculos por segundo.

"Exascale significa 10 a la potencia de 18 operaciones por segundo", explica el profesor Scott Aaronson, un teórico informático de la Universidad de Texas en Austin que fue mentor del Sr. Tang.

"10 a la potencia de 18 es grande, pero los sistemas cuánticos, que serán capaces de 10 a la potencia de 1.000 operaciones por segundo, es mucho, mucho más grande."

Y el problema de la informática clásica es que estamos llegando a los límites de cuántos transistores podemos colocar en un chip: por ejemplo, el A11 de Apple alcanza la asombrosa cifra de 4.300 millones.

La ley de Moore -que cada dos años, los microprocesadores obtendrán el doble de rápido, utilizarán la mitad de energía y ocuparán la mitad del espacio- finalmente se está rompiendo.

Salto cuántico

Incluso si un ordenador cuántico estable y producido en serie sigue siendo esquivo, la investigación ya está dando resultados interesantes.

"Si no hubiéramos invertido en computación cuántica, el algoritmo cuántico que inspiró al Sr. Tang no habría existido", dice el profesor Robert Young, investigador de la Royal Society y director del Centro de Tecnología Cuántica de la Universidad de Lancaster.

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