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Computadoras Cu√°nticas


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Ordenadores Cl√°sicos



En 1947, aparece el transistor, un dispositivo electr√≥nico que permit√≠a regular y controlar el paso de la corriente el√©ctrica. As√≠, se inici√≥ el desarroll√≥ de las actuales computadoras, al permitir transmitir impulsos el√©ctricos, es decir, bits de informaci√≥n. En 1959, aparece el primer chip o circuito integrado, lo que redujo el tama√Īo de los ordenadores al minimizar el cableado. La cuarta generaci√≥n de computadoras aparecer√≠a en 1971 con la fabricaci√≥n del primer microprocesador, el Intel 4004, formado por miles de chips, constituyendo as√≠ el elemento central del c√°lculo y procesado de la informaci√≥n.



En la primera década del siglo XXI, las computadoras más potentes han alcanzado los 1,75 petaflops, es decir, las 1.750 millones de operaciones por segundo, siendo su crecimiento exponencial.



Sin embargo, la tecnolog√≠a actual permite fabricar pistas conductoras de 0.18 micras, 500 veces m√°s delgadas que un cabello humano. Las capas de aislante que las separan pueden tener un espesor de cuatro o cinco √°tomos. La meta es poder crear pistas conductoras de 0.10 micras, con lo que los transistores poseer√≠an tan solo 100 √°tomos cada uno. Pero al producir dimensiones tan peque√Īas, las leyes de la f√≠sica comienzan a perder validez y es donde la f√≠sica cu√°ntica entra en acci√≥n.



Procesadores Cu√°nticos



Estas computadoras cu√°nticas utilizan para procesar la informaci√≥n part√≠culas individuales (como √°tomos, mol√©culas de tama√Īo at√≥mico o fotones) que pueden trabajar en dos estados cu√°nticos, constituyendo as√≠ el bit cu√°ntico o cubit‚Äô,con los que se forman la memoria y el procesador del ordenador. Los cubits interact√ļan unos con otros y pueden realizar ciertos tipos de c√°lculo avanzado con una velocidad exponencialmente mayor que los ordenadores actuales. Una computadora de este tipo podr√≠a ejecutar todos los c√°lculos posibles de una sola vez ya que la unidad de energ√≠a de un procesador cu√°ntico es capaz de realizar 10 cuatrillones m√°s de operaciones en un segundo que el m√°s poderoso procesador de la actualidad. Por ejemplo, la computadora cu√°ntica ser√≠a capaz de descomponer en n√ļmeros primos c√≥digos de seguridad de 400 d√≠gitos en algunas horas. Operaci√≥n que a una computadora actual le demandar√≠a unos 15 mil millones de a√Īos.



En 2009, la empresa canadiense D-Wave Systems, conjuntamente con la NASA, desarroll√≥ un ordenador cu√°ntico de 128 cubits. Rainer contiene 128 dispositivos f√≠sicos (peque√Īos aros de metal niobidio) que a muy baja temperatura act√ļan como sistemas cu√°nticos con dos niveles (es decir, cubits) como consecuencia de la superconductividad.




Mediante el fr√≠o y un campo magn√©tico variable, se logra la llamada ¬ęcomputaci√≥n cu√°ntica adiab√°tica‚ÄĚ. Puede ser programado mediante pulsos de radiofrecuencia y ser detectadas con instrumentos de resonancia magn√©tica nuclear similares a los utilizados en hospitales y laboratorios qu√≠micos.



La potencia de Rainer es tal que si durante la ejecuci√≥n de un algoritmo es capaz de entrelazar los 128 qubits (no ha sido demostrado por D-Wave Systems que se logre) entonces ser√≠a capaz de procesar o explorar ‚Äúsimult√°neamente‚ÄĚ 2 exp(128) = 3 x 10 exp(38) estados diferentes del problema, casi el n√ļmero de √°tomos que tiene la Tierra.



Límites Cuánticos



Sin embargo, los procesadores cu√°nticos tambi√©n poseen un l√≠mite. Seg√ļn cient√≠ficos de la Universidad de Massachusetts en Boston, este crecimiento finalizar√° hacia el 2065, ya que el tama√Īo de los microprocesadores (cuanto m√°s peque√Īo es su tama√Īo, mayor de velocidad de procesado) no podr√° ser m√°s peque√Īo. Para obtener la cifra de esos l√≠mites, utilizaron una ecuaci√≥n que calcula el periodo m√°s peque√Īo de tiempo en el que un procesador cu√°ntico podr√≠a realizar la m√°s b√°sica de las funciones: ese lapso ser√° el l√≠mite √ļltimo de cualquier computadora posible






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