Desde los a\u00f1os sesenta, la tecnolog\u00eda computacional ha mantenido un crecimiento exponencial que ha llevado a las m\u00e1quinas a ser cada vez m\u00e1s peque\u00f1as y poderosas. Hoy, cient\u00edficos del mundo, y de la BUAP, incursionan en la Computaci\u00f3n Cu\u00e1ntica para ir m\u00e1s all\u00e1 de la miniaturizaci\u00f3n de los equipos y ampliaci\u00f3n de su capacidad de procesamiento<\/p>\n
<\/span>Desde los a\u00f1os sesenta, la tecnolog\u00eda computacional ha mantenido un crecimiento exponencial que ha llevado a las m\u00e1quinas a ser cada vez m\u00e1s peque\u00f1as y poderosas. Hoy, cient\u00edficos del mundo, y de la BUAP, incursionan en la Computaci\u00f3n Cu\u00e1ntica para ir m\u00e1s all\u00e1 de la miniaturizaci\u00f3n de los equipos y ampliaci\u00f3n de su capacidad de procesamiento.<\/p>\n La tecnolog\u00eda computacional actual, en gran medida, se rige por las leyes de la F\u00edsica cl\u00e1sica, que est\u00e1 siendo superada porque las partes de las computadoras se aproximan al tama\u00f1o de los \u00e1tomos, por lo que su funcionamiento depender\u00e1 de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica. Entender y manipular esta \u00e1rea de la F\u00edsica dar\u00e1 lugar a la siguiente revoluci\u00f3n tecnol\u00f3gica.<\/span><\/p>\n Juan Mauricio Torres Gonz\u00e1lez, cient\u00edfico del Instituto de F\u00edsica \u201cIng. Luis Rivera Terraza\u201d de la BUAP, afirma que el desarrollo tecnol\u00f3gico se enfrenta a una barrera f\u00edsica real que para superarla necesita de las inusuales propiedades cu\u00e1nticas, hoy al alcance.<\/span><\/p>\n La computaci\u00f3n cu\u00e1ntica permitir\u00e1, seg\u00fan el experto, aplicaciones tan importantes como la b\u00fasqueda en grandes bases de datos, la mejora de sistemas de seguridad y la simulaci\u00f3n (como otros sistemas cu\u00e1nticos de dif\u00edcil realizaci\u00f3n experimental). En otras palabras, resolver problemas computacionalmente complejos a partir de las leyes de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica.<\/span><\/p>\n Hoy los cient\u00edficos no han consensuado si las computadoras cu\u00e1nticas ser\u00e1n simplemente una herramienta especializada, o si, como sugiere Torres Gonz\u00e1lez, doctor en Ciencias por el Instituto de Ciencias F\u00edsicas de la UNAM,\u00a0 <\/span>implicar\u00e1n una gran revoluci\u00f3n para la humanidad.<\/span><\/p>\n Por ahora, las computadoras cu\u00e1nticas sufren por su entorno, debido a que agentes externos perturban los aparatos cu\u00e1nticos y cambian lo que se prev\u00e9 sea un estado bien definido. Si se esperaba como resultado una cadena de unos y ceros, el entorno es capaz de destruirlo en un tiempo muy corto, por lo que es necesario aislar el material y en este camino est\u00e1n varios cient\u00edficos.<\/span><\/p>\n ***<\/span><\/p>\n Los chips de una computadora poseen m\u00f3dulos, los cuales contienen transistores que se usan para construir compuertas l\u00f3gicas: la forma m\u00e1s simple de un procesador de datos. Los transistores son como interruptores que pueden bloquear o abrir el flujo de informaci\u00f3n, la cual se compone de bits. La combinaci\u00f3n de numerosos bits representa informaci\u00f3n m\u00e1s compleja.<\/span><\/p>\n En otras palabras, un transistor es un switch el\u00e9ctrico y la corriente el\u00e9ctrica se compone de electrones en movimiento, que van de un lugar a otro. Por tanto, es posible decir que un transistor es un paso que puede bloquear los electrones en camino: la informaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n Actualmente los transistores tienen un tama\u00f1o aproximado de 14 nan\u00f3metros; son ocho veces m\u00e1s peque\u00f1os que el di\u00e1metro del virus de VIH (120 nan\u00f3metros) y 500 veces que un gl\u00f3bulo rojo (siete micr\u00f3metros). Transistores m\u00e1s peque\u00f1os se traducen en mayor n\u00famero de compuertas por chip, lo cual implica mayor poder de c\u00f3mputo.<\/span><\/p>\n Los componentes de una computadora, al pretenderse que sean m\u00e1s peque\u00f1os, tendr\u00e1n un funcionamiento que se comprender\u00e1 desde la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica, donde la F\u00edsica funciona de modo diferente:<\/span><\/p>\n El mundo cu\u00e1ntico es contraintuitivo, por lo que se diferencia de las leyes deterministas de la Mec\u00e1nica Cl\u00e1sica. En otras palabras, en la escala cu\u00e1ntica, las computadoras tradicionales dejan de tener sentido.<\/span><\/p>\n ***<\/span><\/p>\n Aunque las computadoras cu\u00e1nticas nunca reemplazar\u00e1n a las tradicionales (o cl\u00e1sicas), en ciertas \u00e1reas son mucho m\u00e1s superiores, como en la factorizaci\u00f3n de n\u00fameros extremadamente grandes (con muchos d\u00edgitos) en t\u00e9rminos de n\u00fameros primos. Torres Gonz\u00e1lez precis\u00f3 que los protocolos criptogr\u00e1ficos explotan esta imposibilidad.<\/span><\/p>\n \u201cSi la pregunta para acceder a cierta informaci\u00f3n es factorizar determinado n\u00famero, solo el que conoce la respuesta podr\u00e1 dar los n\u00fameros correctos, de lo contrario tendr\u00eda que calcularlo y, si el n\u00famero es extremadamente grande, con una computadora de casa llevar\u00eda la edad del Universo\u201d, coment\u00f3 Torres, quien ha realizado estancias de investigaci\u00f3n sobre el \u00e1rea en instituciones alemanas como Technische Universit\u00e4t Darmstadt y Universit\u00e4t des Saarlandes.<\/span><\/p>\n Este uso \u2013el m\u00e1s famoso de las computadoras cu\u00e1nticas- est\u00e1 cambiando la seguridad inform\u00e1tica actual, que se basa en sistemas de encriptaci\u00f3n en los que se proporciona a todos una clave p\u00fablica para codificar mensajes que solo el usuario puede descifrar, como el ejemplo anterior. El problema es que esta clave p\u00fablica se puede usar para calcular la clave privada secreta.<\/span><\/p>\n Afortunadamente, dada la complejidad del acertijo, hacer las matem\u00e1ticas necesarias en cualquier computadora tomar\u00eda a\u00f1os de prueba y error. En cambio, una computadora cu\u00e1ntica podr\u00eda hacerlo en un abrir y cerrar de ojos y no a escalas milenarias. Quien logre hacer esto romper\u00eda cualquier mecanismo de seguridad actual, que tendr\u00edan que hacerse m\u00e1s sofisticados.<\/span><\/p>\n ***<\/span><\/p>\n El mundo cu\u00e1ntico se rige por otras reglas. A estas escalas es imposible medir simult\u00e1neamente, y con precisi\u00f3n absoluta, la posici\u00f3n y la velocidad de una part\u00edcula. Esta ley \u2013conocida como principio de incertidumbre o indeterminaci\u00f3n de Heisenberg- obliga a los cient\u00edficos asignar probabilidades a ambos par\u00e1metros.<\/span><\/p>\n \u201cEntrar al mundo cu\u00e1ntico es entrar al de la probabilidad\u201d, puntualiz\u00f3 Torres, pues adem\u00e1s de esta regla, ocurre un fen\u00f3meno llamado superposici\u00f3n: en las computadoras cl\u00e1sicas, un bit es la unidad b\u00e1sica de informaci\u00f3n. Su valor puede ser 1 (encendido), 0 (apagado), estados que pueden representar cada uno un valor diferente, como verdadero o falso, abierto o cerrado.<\/span><\/p>\n Mientras que en cu\u00e1ntica son los qubits, que no tienen que ser solo uno de esos, puede ser cualquier proporci\u00f3n de ambos estados a la vez. As\u00ed que el qubit es una superposici\u00f3n de probabilidades para 0 \u00f3 1. Puede estar simult\u00e1neamente en los dos estados, lo cual es clave para el desarrollo de nuevos algoritmos de procesamiento de la informaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n Cuatro bits cl\u00e1sicos pueden tener 16 combinaciones posibles. Sin embargo, para los qubits en superposici\u00f3n, puede estar en todas las 16 combinaciones a la vez. El n\u00famero de posibilidades crece exponencialmente con cada qubit extra. Veinte de ellos pueden almacenar un mill\u00f3n de valores en paralelo. En conclusi\u00f3n, en mec\u00e1nica cu\u00e1ntica todo se reduce al c\u00e1lculo de estas probabilidades.<\/span><\/p>\n Adem\u00e1s de esta propiedad, los qubits establecen una conexi\u00f3n conocida como entrelazamiento cu\u00e1ntico, que permite con tan solo medir un qubit enredado, deducir directamente las propiedades de sus socios sin tener que mirar. Pues un cambio en uno afecta instant\u00e1neamente al otro, sin importar lo separado que est\u00e9n. Con estas ideas Shor pudo crear su algoritmo para factorizar mucho m\u00e1s r\u00e1pido.<\/span><\/p>\n La manipulaci\u00f3n de un qubit tambi\u00e9n implica una nueva forma de pensar. Una puerta l\u00f3gica cl\u00e1sica obtiene un conjunto simple de entradas (inputs) y produce una salida definida (output). En cambio, una puerta cu\u00e1ntica manipula una entrada de superposiciones, rota probabilidades y produce otras superposiciones como salida.<\/span><\/p>\n Dicho de otro modo, una computadora cu\u00e1ntica establece algunos qubits, aplica compuertas cu\u00e1nticas para enredarlos y manipular la probabilidad, luego finalmente mide el resultado, colapsando las superposiciones a una secuencia real de 0 y 1.<\/span><\/p>\n Esta ventaja es utilizada para encontrar algo en una base de datos, pues una computadora tradicional tiene que probar cada una de sus entradas, mientras que los algoritmos de una computadora cu\u00e1ntica, como el de Grover, solo necesitan la ra\u00edz cuadrada de ese tiempo, que para grandes bases de datos es una gran diferencia.<\/span><\/p>\n ***<\/span><\/p>\n Torres Gonz\u00e1lez sostuvo que pese a los problemas que todav\u00eda persisten, se contin\u00faa en la b\u00fasqueda de m\u00e1s aplicaciones para la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica: \u201cHay operaciones que vistas (o calculadas) en papel parecen sencillas, pero que su implementaci\u00f3n en sistemas f\u00edsicos son m\u00e1s complicadas, como las mediciones estados entrelazados\u201d.<\/span><\/p>\n El problema de estos sistemas es que son muy sensibles a cualquier agente del entorno. Hacer este tipo de operaciones con buena fidelidad, muy similares a las predicciones te\u00f3ricas es a\u00fan un problema abierto en el que Torres Gonz\u00e1lez trabaja.<\/span><\/p>\n El dominio de las leyes de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica y de las perturbaciones del entorno a los fr\u00e1giles sistemas cu\u00e1nticos hace que la fabricaci\u00f3n de computadoras sea dif\u00edcil y costosa. Por esa raz\u00f3n a\u00fan hace falta mucho para que las computadoras cu\u00e1nticas sean funcionales.<\/span><\/p>\n No obstante, un grupo de cient\u00edficos ha propuesto una del tama\u00f1o de un estadio de f\u00fatbol, seg\u00fan reporta un art\u00edculo publicado en el portal de Nature. El Foro Econ\u00f3mico Mundial ha descrito esta tecnolog\u00eda como una de las emergentes m\u00e1s importantes, por lo que seguir\u00e1 siendo tema de inter\u00e9s para investigadores, futuros cient\u00edficos y posibles usuarios.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Desde los a\u00f1os sesenta, la tecnolog\u00eda computacional ha mantenido un crecimiento exponencial que ha llevado a las m\u00e1quinas a ser cada vez m\u00e1s peque\u00f1as y poderosas. 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