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Computador que funciona incluso parado

Área: Física — jueves, 9 de marzo de 2006

Foto
Este dispositivo de computación cuántica funciona incluso parado. Foto: UIUC.

Podría existir una nueva manera de resolver complejos problemas matemáticos con futuros computadores cuánticos. Una vez encendido el ordenador un programa determinado resolvería un problema sin necesidad de que dicho programa corra. Incluso uno tendría la posibilidad de conseguir la respuesta cuando no se ha solicitado. Tan extraño fenómeno sólo se podría dar en computadores cuánticos, que de momento son sólo una curiosidad de laboratorio.
Aunque parezca absurdo Onur Hosten y sus colaboradores de University of Illinois at Urbana-Champaign han demostrado que esto es posible. Han creado una suerte de computadora cuántica usando haces de luz y han visto cómo un elemento particular de una base de datos es encontrado incluso cuando no es buscado.
El fenómeno descansa sobre las leyes de la mecánica cuántica que a veces tienen efectos contraintuitivos.
Este equipo llama a este efecto computación cuántica contrafactual: una manera de probar un resultado de un evento mediante la exploración de situaciones que realmente no han sucedido.
Naturalmente el ordenador en cuestión es muy diferente de uno convencional. Montado sobre un banco óptico es un amasijo de lentes y prismas (ver foto). Usa las leyes de la Mecánica Cuántica para realizar muchos cálculos de una vez, donde una computadora normal sólo es capaz de atacarlos de uno en uno. Esta característica hará que los ordenadores cuánticos del futuro sean muy rápidos.
Esto es posible porque los objetos cuánticos como átomos, moléculas, fotones y demás partículas pueden estar en una superposición de estados, es decir una mezcla de muchos estados a la vez que serían excluyentes en el mundo clásico convencional en el que vivimos cotidianamente. De este modo un interruptor cuántico podría estar a la vez en los estados “encendido” y “apagado”, “1” y “0” .
Esta sería la clave de la ventaja de los computadores cuánticos sobre los convencionales, porque podrían estar en una superposición de “funcionamiento” y “no funcionamiento” simultáneamente. Esto deja una impresión de “funcionamiento” en la historia del estado de “no funcionamiento”, en el que uno puede mirar más tarde y determinar algo acerca de su formación.
En la interpretación de la Mecánica Cuántica de los mundos multiples de Everet esto significaría que hay dos universos donde un ordenador procesa mientras que en el otro no lo hace.
Lo malo es que la salida de los procesos cuánticos no pueden se predicha con exactitud y sólo tenemos probabilidades, por lo que la computación cuántica no necesariamente te daría un respuesta acertada sino una buena suposición con cierta probabilidad de ser buena.
Hosten y sus colaboradores han encontrado una manera de evitar esta limitación usando el fenómeno conocido como efecto de Zenón cuántico. Éste aumenta la certidumbre cambiando la probabilidad de una salida particular mediante su simple busqueda. Sería como el dicho de que las ollas observadas no hierven, pero en este caso a una “olla cuántica” se le puede impedir que hierva para siempre si permanentemente la miramos.
Los investigadores crearon una computadora cuántica muy simple mediante haces de luz láser, espejos y detectores que codificaría el estado cuántico de los fotones de luz.
Ponen un solo fotón en una superposición de dos estados. Uno que determina que vaya a una “caja negra” para su procesado y el otro que determina que no va allí. La caja negra procesa su estado cuántico según un determinado algoritmo. Entonces echan un vistazo al fotón para ver si la respuesta al cálculo esta codificada en él.
Estos investigadores usaron el efecto Zenón mediante la comprobación de los estados “no funcionamiento” de la computadora en los que el fotón no pasa a través de la “caja negra” aumentando con ello la probabilidad de encontrar una respuesta.
Según estos científicos este experimento tan bello prueba lo extraña que puede llegar a ser la Mecánica Cuántica.
Esto es más que un ejercicio que prueba la rareza de esta rama de la Física, según ellos este resultado pordría ser útil en los futuros ordenadores cuánticos, que de momento son sólo curiosidades de laboratorio.
Uno de los problemas a la hora de escalar estos juguetes de laboratorio a dispositivos comerciales es lo difícil que resulta que la información cuántica no escape al ambiente. Estas pérdidas se debe a la manera en la cual los bits cuánticos o cubits interactúan con el ambiente según la computación avanza. Pero si la computación no está realmente funcionando estas pérdidas deben de ser mucho menores, haciendo a la computación cuántica menos susceptible a errores.

Referencias :
Hosten O., et al. Nature, 439 . 949 – 952 (2006).
Web de University of Illinois at Urbana-Champaign.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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