NeoFronteras

Foto: D-Wave Systems.

Una empresa canadiense ha anunciado recientemente el lanzamiento del primer chips prototipo para la computación cuántica. Según ellos esto representa una aproximación comercial viable a la computación cuántica. El chip de 16 qubits consiguió resolver un rompecabezas tipo sudoku en una demostración pública. Los expertos critican si es lo suficientemente potente como para vencer a las computadoras convencionales y si puede realmente escalarse hasta un tamaño lo suficientemente grande. La computación cuántica podría estar todavía a gran distancia.
La empresa D-Wave System y afincada en la Columbia Británica (Canadá) presentó su sistema el pasado 13 de febrero en el museo de historia de la computación de Mountain View (California). Se trata de un prototipo y pudo ejecutar tres tipos de tareas con sus 16 bit cuánticos o qbits: buscar una proteína en una base de datos, resolver un sudoku y crear una distribución de asientos en un boda. Estas tareas las realizó a distancia en Burnaby (Canadá) bajo las órdenes de un ordenador portátil en California.
Una habilidad que tendrían los computadores cuánticos sería la de romper los códigos de encriptación en las comunicaciones con relativa facilidad, aunque de momento este prototipo no puede hacerlo.
Según el experto en computación Scott Aaronson de la Universidad de Ontario se ha exagerado la capacidad de este prototipo, y dice que está muy lejos de ser útil desde un punto de vista industrial.
Seth Lloyd del Massachusetts Institute of Technology, y también experto en el campo, dice que hay demasiados condicionantes todavía, aunque como idea es muy interesante desde el punto de vista científico.
Este sistema es mil veces más lento que una computadora convencional, pero según sus creadores esperan crear nuevos chips con más qubits con la tecnología ya existente que lo harán más competitivo. Afirman que este circuito se construyó sólo a nivel de test de prueba para comprobar la viabilidad del sistema.
En una computadora convencional los bits deben de ser procesados uno a uno en cada elemento físico. En una computadora cuántica los qubits pueden entrelazarse cuánticamente entre sí y procesarse simultáneamente en el mismo elemento físico. Esto permite un alto nivel de paralelismo.
En las computadoras cuánticas al uso hasta ahora se utilizaban, átomos, iones o moléculas y rayos láser para almacenar y manipular los qubits. IBM creó hace un tiempo una computadora cuántica de 7 bits que fue usada para factorizar el número 15. Crear una más potente se ha revelado como un logro muy difícil de realizar desde entonces.
El prototipo de D-Wave usa 16 qubits, pero con una aproximación distinta a la habitual. Los qubits se almacenan en pequeños anillos superconductores de niobio. La corriente puede circular en sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario, proporcionando la capacidad de almacenar 1 ó 0. También es posible que haya dos corrientes circulando simultáneamente, incluso en sentidos contrarios.
La técnica se denomina computación cuántica adiabática y los investigadores deben de enfrían los circuitos superconductores hasta una temperatura bajísima. La computadora es programada mediante el establecimiento de los valores iniciales de los anillos y de las interacciones entre ellos. Entonces el chips se pone en marcha y se varía el campo magnético lentamente, cosa que permite a los qubits ajustarse unos a los otros. Al cabo de un tiempo el resultado es leído a partir del estado final del sistema. A diferencia de los otros ordenadores cuánticos los qubits no son controlados individualmente durante la computación. Es una idea ya probada por un equipo alemán hace algún tiempo para sólo 4 qubits.
Pero para hacer un chip más grande y fiable la compañía necesita controlar las interacciones entre muchos qubits de una manera más precisa. Y eso será muy difícil, entre otras cosas, debido al ruido. D-Wave planea construir una versión de 1000 qubits que estará disponible el próximo año.
La gran pregunta es si la computación adiabática permite su reajuste a tamaños mayores. Los expertos sospechan que todo esto es demasiado bueno para ser cierto y que a tamaños mayores la cosa quizás no funcione, aunque obviamente lo que hay que hacer es construirlo y ver qué pasa.
De momento parece que no debemos de temer a una máquina que factorice números grandes y por tanto sus transacciones bancarias en Internet vía RSA son todavía seguras.

Referencias:
Vandersypen L. M. K., et al. Nature, 414 . 883 – 887 (2001).
Nota de prensa en D-Wave Systems.
D-Wave Systems.
Artículo anterior sobre este tema en NeoFronteras.