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Ordenador cuántico que se mantiene refrigerado a la temperatura más baja conocida
En este video y en estas fotografías de Steve Jurvetson aparece el ordenador cuántico D-Wave como los adquiridos por Google o la Nasa.
El vídeo es un poco decepcionante porque el D-Wave no es más que una caja con algunas luces como el mítico ordenador WOPR y porque sigue habiendo dudas de que los ordenadores de D-Wave sean todo lo cuánticos que deberían ser los ordenadores cuánticos.
Sí impresiona que, según se puede ver en el vídeo, el ordenador está funcionando a 0,0138 kelvin. Es decir, a una temperatura ligeramente por encima del cero absoluto que equivale a 273 C bajo cero.
Ese es necesario para que los componentes adquieran sus propiedades superconductoras de la electricidad y hacen de este ordenador el lugar más frío conocido con una temperatura más baja que cualquiera que se haya encontrado de forma natural en el universo.
Fuente: microsiervos
Teletransporte de información con ordenadores cuánticos
Las unidades mínimas de información de los ordenadores actuales son los Bits, que pueden tomar el valor 0 o el valor 1. Sin embargo, los ordenadores cuánticos, cuya unidad mínima de información es el Qubit, pueden almacenar 2 valores por cada vector por lo que las posibilidades de multiplican. Con esta imagen lo entenderéis mejor.
Y ahora aparece el debate, ¿son estos ordenadores capaces de teletransportar información? Y aunque os parezca mentira, la respuesta es SÍ.
Es más, investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich han conseguido teletransportar información de un lugar a otro una distancia de 6 milímetros. 6 milímetros no parece gran cosa, pero sin duda abre las puertas a preguntas sobre como intercambiaremos información en el futuro.
Para este experimento el equipo creó tres circuitos micrométricos en un chip de computadora de 7 x7 milímetros. Dos de estos circuitos funcionan como emisores de datos y el tercero como receptor. Y para empezar, los investigadores enfriaron el chip hasta temperaturas cerca del 0 absoluto. Los electrones (que son en realidad los Qubits de información de un ordenador) se vincularon unos a otros ycompartieron estados cuánticos idénticos (tal y como predice la mecánica cuántica).
¿Que significa esto? Que los electrones del emisor se habían vinculado con los del receptor,intercambiando fotones. En este punto, los investigadores codificaron información en los circuitos del emisor, y esta, era reflejada instantáneamente en los circuitos del emisor que se encontraba a 6 milímetros de distancia. Es decir, la información se había teletransportado.
Algo que no ocurre con los ordenadores normales, ¿verdad? La información viaja a través de cables o a través de ondas de radio, sin embargo, es este caso, la información apareció en un lugar, desapareciendo de otro lugar (próximo, sí, pero no conectado de ninguna manera habitual). Además, el equipo de investigación, consiguió teletransportar 10.000 qubits por segundo de información del emisor al receptor de forma consistente, y consiguieron aumentar la distancia de la teletransportación.
Sin embargo, y aunque esto es un logro impresionante, el equipo nos cuenta que esto no ocurre cada vez que realizan el experimento, si no un porcentaje bastante bajo de las veces que bajan la temperatura del chip. Un dato, que no es en absoluto deprimente, ya que las investigaciones continúan y es posible que un día, podamos sencillamente apretar un botón y pasar información de un lado a otro por medio de la teletransportación, sin ningún dispositivo o cable conectado a nuestro ordenador.
Fuente: Medciencia
Los posibles ordenadores del futuro
Un entretenimiento común es imaginar qué podrán hacer los ordenadores del futuro… y la imaginación es el único límite. Pero todas las especulaciones parten de que vamos a tener máquinas capaces de funcionar a mucha mayor capacidad, con mucho mayor almacenamiento de datos. El problema es cómo conseguirlo.
Quizá las moléculas vivientes, como el ADN, puedan ser las sucesoras del ordenador electrónico que ha dominado nuestra vida desde la década de 1970. Ya en 2003, el científico israelí Ehud Shapiro consiguió crear un “ordenador” biomolecular en el que moléculas de ADN y enzimas que hacen que el ADN produzca determinadas proteínas podrían resolver problemas como la identificación de ciertos tumores en sus etapas más tempranas. Un ordenador que utilizara cadenas de ADN para realizar las operaciones de proceso de datos podría ser, en teoría, miles de veces más poderoso y rápido que los mejores procesadores electrónicos de hoy en día, al menos en ciertos tipos de procesos.
En el terreno de los posibles ordenadores biológicos, también se trabaja en uno formado por neuronas, es decir, las células del sistema nervioso de los animales. En 1999 se desarrolló el primero, formado por una serie de neuronas procedentes de sanguijuelas, donde cada neurona representaba un número y las operaciones se realizaban conectando a las neuronas entre sí. Uno de los atractivos de los ordenadores de neuronas es, según Bill Ditto, creador de este sistema pionero, que hipotéticamente pueden alcanzar soluciones sin tener todos los datos, a diferencia de los ordenadores electrónicos. Al poder realizar sus propias conexiones, en cierto modo estas neuronas podrían “pensar” de modo análogo, a grandes rasgos, a como pensamos nosotros cuando tratamos de resolver un problema sin datos suficientes.
Pero el área de trabajo más intenso como alternativa al ordenador electrónico es la informática cuántica, que trabaja a niveles subatómicos.
En el mundo a nuestra escala, los ordenadores trabajan con un lenguaje binario, es decir, que cada elemento de su lógica o “bit” sólo puede tener uno de dos valores: 1 o 0. Las operaciones de proceso de datos van transformando cada bit hasta que llega a un valor final que es la solución del problema.
Pero en un ordenador cuántico no tenemos bits sino qbits (bits cuánticos), que debido a las propiedades de las partículas elementales que describe la mecánica cuántica, pueden tener un valor de 0, de 1 o de una“superposición” de esos dos valores, es decir, ambos a la vez. Pero si tomamos un par de qbits, pueden estar cualquier superposición de cuatro estados. Así, la cantidad de qbits para representar la información en un ordenador cuántico es mucho menor que la cantidad de bits en uno electrónico y la cantidad de procesos que puede realizar es mucho mayor y a mayor velocidad, explorando diversas opciones para cada problema.
Los primeros ordenadores cuánticos comerciales han sido ya adquiridos por una empresa aeroespacial y por el gigante de las búsquedas en Internet, Google. La decisión se tomó después de constatar que el ordenador cuántico resolvía en medio segundo un problema que le tomaba media hora a uno de los más poderosos ordenadores industriales existentes.
Por más que nos pueda asombrar cuánto ha avanzado la informática desde sus inicios en 1946, es posible que apenas estemos por salir de la infancia de los ordenadores. Y el futuro será todo, menos predecible.
Ampliar en: Los expedientes Occam
D-wave, ¿es un ordenador cuántico?
La computación cuántica es uno de los campos de estudio más interesantes en la actualidad, tanto desde perspectivas teóricas y pragmáticas. Un ordenador cuántico universal puede resolver algunos problemas potencialmente, como números de factorización, mucho más rápido y con menos recursos que uno clásico . El desarrollo de esta tecnología se basa en el uso de la mecánica cuántica como un nuevo marco para el cálculo. En ordenadores cuánticos no se almacena la información y no se calcula en bits clásicos, sino en bits cuánticos (qubits o cubits). Los qubits pueden estar en superposición de dos estados diferentes. Desafortunadamente, no existe un acuerdo general sobre el estado de la técnica, y se está todavía lejos de tener un ordenador cuántico universal, operable. Grupos experimentales recientes han desarrollado diferentes arquitecturas, son pequeños y pueden operar con pocos qubits. Por lo tanto, la principal preocupación respecto a la utilidad real de los ordenadores cuánticos es la posibilidad de diseñar que manejen unos pocos cientos de qubits, al menos.
Un hito en la gestión de la computación cuántica ha acontecido recientemente, por la empresa privada DWave. Esta empresa ha desarrollado un ordenador cuántico operativo de 128 qubits, llamado D-Wave One. Por otra parte, van a instalar una nueva versión, llamada D-Wave Two, con capacidad para operar con 512 qubits, para un nuevo laboratorio creado por Google y la NASA . Por lo tanto, la cuestión ahora es lo que hace esta nueva máquina, y si es realmente un ordenador cuántico.
¿Qué es D-Wave y qué problemas puede resolver?
D-Wave se basa en una tecnología llamada superconducting flux qubits (flujo de qubits superconductores). Los qubits se agrupan para operar en unidades 4 × 4, con diferentes conexiones entre ellos. Un esquema de la arquitectura se muestra en la figura. La primera versión cuenta con 128 qubits,no todos ellos pueden ser utilizados para la informática, ya que algunos están desconectados de sus vecinos.
Esta nueva maquinaria podría ser considerada como un simulador cuántico más que un ordenador cuántico universal. No realiza computación cuántica universal, ya que no puede hacer operaciones arbitrarias en todos los qubits.
Básicamente, el problema principal que puede resolver D-Wave es un conocido problema de la cuántica. Se trata de encontrar el estado fundamental, que «es el estado de energía más bajo», de un modelo de Ising de espín. Este problema es conocido por ser un problema difícil no polinómico (NP). Debido a que cuando la dimensión del problema tiene crecimientos lineales la complejidad de encontrar una solución crece de manera exponencial. No hay indicios que nos permitan concluir que un ordenador cuántico puede resolver este problema de una forma no exponencial, el propósito, en cualquier caso es que puede dar significativa aceleración de años sobre las computadoras clásicas.
Una buena pregunta acerca de esta o cualquier nueva tecnología para considerar lo útil que es, son los problemas que puede resolver. Directamente sólo puede resolver este problema recocido, esta meta es interesante, porque este problema es tan duro como el problema más difícil en la clase NP. En esta clase hay muchos problemas populares, como el vendedor, factorización o minimización en inteligencia artificial.
¿Cómo se puede probar D-Wave?
Recientemente, ha sido realizada una prueba de la cuanticidad de D-Wave. Para ello varios investigadores realizaron simulaciones por ordenador, tanto en los ordenadores cuánticos y clásicos . Se compararon tres enfoques Principalmente, D-Wave, una simulación clásica en simuladores cuánticos, y los más conocidos clásicos. Por razones obvias, los dos últimos enfoques se realizaron en ordenadores clásicos.
Por último, los autores también analizan tiempo de cálculo con el tamaño del problema, los resultados no son concluyentes. El problema de optimización para 108 qubits es bastante fácil, y por esto la dificultad para ver si hay un aumento de velocidad. Este problema podría ser potencialmente abordado por la nueva generación de ordenadores cuánticos, se espera que tengan 512 qubits.
Conclusiones
Con base en la investigación realizada por Boixo et al, hay muchos indicios de que D-Wave es una auténtica computadora cuántica. Por otra parte, no es más rápida que los ordenadores clásicos. En cualquier caso, es definitivamente un hito en el campo de la informática cuántica, pues también representa un cambio de paradigma. En lugar de crear un ordenador cuántico universal, con unos pocos qubits, los desarrolladores de D-Wave se han centrado en un dispositivo cuántico con muchos qubits que puede realizar una sola tarea.
Sólo el tiempo puede aclarar si este es el comienzo de una nueva época en la computación cuántica. Si D-Wave Two realmente funciona, habrá que recocer que se trata de la primera vez que un dispositivo cuántico puede calcular un problema general mejor que uno clásico. Este problema puede ser, al menos potencialmente, útil para muchos otros campos.
Fuente: mappingignorance
Nuevos avances en la computación cuántica
Dos avances en la computación cuántica en el último par de semanas son la avanzasa de una nueva era de la tecnología inteligente. Google anunció que está construyendo un ordenador cuántico diseñado por una compañía llamada D-Wave en colaboración con la NASA y los científicos del gobierno en el Laboratorio Nacional de Los Alamos revelaron que desarrollaron una red de computación cuántica segura hace dos años! Obtenga detalles acerca de estos acontecimientos en este episodio de SciShow News.
Plataforma de silicio para ordenadores cuánticos
Un equipo de ingenieros australianos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) ha demostrado un bit cuántico basado en el núcleo de un átomo de silicio, que promete grandes mejoras para procesamiento de datos en ultra poderosas computadoras cuánticas del futuro.
Los bits cuánticos o cubits, son los bloques de construcción de ordenadores cuánticos, que ofrecerán enormes ventajas para la búsqueda en bases de datos extensas, ¡ cifrado moderno y modelado de sistemas a escala atómica, tales como moléculas biológicas y f?macos.
El primer resultado, que ha sido publicado en la revista Nature el 18 de abril, muestra como estas máquinas suponen un paso más, que describe cómo se almacena y se recupera información mediante el espín magnético de un núcleo.
«Hemos adaptado la tecnología de resonancia magnética nuclear, comúnmente conocida por su aplicación en el análisis químico y la imaginería por resonancia magnética, para el control y lectura del espín nuclear de un átomo en tiempo real», dice el Profesor Andrea Morello de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Telecomunicaciones en UNSW.
El núcleo de un átomo de fósforo es un imán muy débil, que puede apuntar en dos sentidos naturales, ya sea «arriba» o «abajo». En el extraño mundo cuántico, el imán puede existir en dos estados al mismo tiempo – una característica conocida como superposición cuántica.
Las posiciones naturales son equivalentes al «cero» y «uno» de un código binario, tal como se utiliza en los ordenadores clásicos. En este experimento, los investigadores controlaron la dirección del núcleo, en efecto, «escribir» un valor en su espín, y luego «leer» el valor de salida – convirtiendo el núcleo en un cubit en funcionamiento.
«Logramos una fidelidad de lectura del 99,8 %, lo que establece un nuevo punto de referencia para la exactitud de cubit en dispositivos de estado sólido», dice el profesor Andrew Dzurak, quien también es director del Fondo Nacional de fabricación australiana en UNSW, donde se hicieron dispositivos.
La precisión de los cubits de espín nuclear del equipo de la UNSW hace que muchos lo consideren como el mejor bit cuántico actual – un solo átomo en una trampa electromagnética dentro de una cámara de vacío. El desarrollo de esta tecnología conocida como «trampa de iones» fue galardonado con el Premio Nobel 2012 de Física.
Fuente: PHYS.ORG
Nanotubos para almacenar información
Utilizando fenómenos mecánicos cuánticos, los ordenadores podrían ser mucho más potentes que sus predecesores digitales clásicos. Científicos de todo el mundo están trabajando para explorar las bases para la computación cuántica. Hasta la fecha, la mayoría de los sistemas están basados en partículas eléctricamente cargadas que son capturadas en una «trampa electromagnética».
Una desventaja de estos sistemas es que son muy sensibles a las interferencias electromagnéticas y por lo tanto necesitan una amplia protección. Físicos de la Universidad Técnica de Munich han encontrado una manera en que la información se almacena y procesa la mecánica cuántica en vibraciones mecánicas.
Como una nanoguitarra
Un nanotubo de carbono que se sujeta en ambos extremos puede ser excitado para oscilar. Al igual que una cuerda de guitarra, vibra durante un tiempo sorprendentemente largo.
«Uno esperaría que tal sistema sería fuertemente amortiguado, y que la vibración se calmaba rápidamente», dice Simon Rips, primer autor de la publicación. «Pero la cuerda vibra más de un millón de veces. La información es así retenida hasta un segundo. Eso es lo suficientemente largo para trabajar».
Dado que este tipo de cadena oscila entre muchos estados físicamente equivalentes, los físicos recurrieron a un truco: un campo eléctrico en las proximidades del nanotubo asegura que dos de estos estados puede ser dirigida selectivamente. La información puede asi ser escrita y leída optoelectrónicamente. «Nuestro concepto se basa en la tecnología disponible», dice Michael Hartmann, director del grupo de investigación Dinámica Cuántica en la Muenchen TU. «Podría llevarnos un paso más hacia la realización de un ordenador cuántico».
Fuente: ep
Juan Ignacio Cirac y Peter Zoller ganan el Premio Wolf de Física 2013
El Premio Wolf, para muchos, es la antesala al Premio Nobel. Juan Ignacio Cirac (Max Planck Institute for Quantum Optics, Munich, Germany) y Peter Zoller (Innsbruck University, Austria) han ganado el Premio Wolf en Física de 2013 por sus “revolucionarias contribuciones teóricas al procesado de información cuántica, la óptica cuántica y la física de gases cuánticos.” Cada uno de los premiados recibirá 50000 dólares cuando el premio sea presentado en el Parlamento de Israel en Mayo. Las contribuciones de Cirac y Zoller en el campo de la información cuántica y en el desarrollo de ordenadores cuánticos basados en iones atrapados son muy conocidas.
Fuente: Michael Banks, “Quantum pioneers bag Wolf prize,”PhysicsWorld.com, Jan 3, 2013.
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