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Computacion cuantica; definiciones… interesante

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Extreme Level

ecibad

entradas: 2730

14:29 02/03/2007

1

Gente, en este post me gustaria contarles un poco sobre computacion cuantica.
Despues de buscar bastante llegue a recopilar algun que otro articulo muy bonito sobre el tema y me gustaria compartir un poco de eso con ustedes.

Como funciona una computadora cuantica?

Una computadora cuántica hace uso del cómputo en paralelo mediante el empleo de bits cuánticos (qubits). Ya vimos que una partícula subatómica puede estar en varios niveles energéticos a la vez; en este sentido, puede representar al mismo tiempo los dos valores posibles de un bit (0 "cero" o 1 "uno&quotwink. Es como si el qubit existiera en dos universos paralelos: en uno como "cero" y en el otro como "uno".

Una misma operación efectuada sobre un qubit se realizaría en forma simultánea en ambos universos (sobre ambos valores). Mientras mayor sea el número de qubits utilizados, el número de universos posibles también aumenta

Una vez efectuada una operación sobre los diferentes valores, es necesario leer el resultado lo cual representa una interacción que necesariamente modificará el estado de nuestro sistema de qubits y lo obligará a tomar un valor definido (recuérdese el principio de incertidumbre de Heisenberg comentado en el primer artículo).

Ciertamente nuestro resultado estará representado por un solo valor (un estado de nuestro sistema de qubits); pero este resultado se desprende de una operación efectuada sobre 2ÙL valores y por tanto depende lógicamente de ellos.

2.- ¿Entonces el computador cuántico hará mejor las cosas que las computadoras actuales?

No necesariamente. Por ejemplo, las computadoras actuales son muy buenas para multiplicar grandes números; el computador cuántico no lo hará mucho mejor. Sin embargo aquellas operaciones que requieran de operaciones repetitivas, pueden hacer uso del cómputo en paralelo:

La factorización de grandes números : Una computadora actual se estima que tardaría varios miles de millones de años para factorizar un número de 1000 dígitos, mientras que un computador cuántico lo haría en ¡20 minutos!.

La búsqueda en bases de datos : Las búsquedas en bases de datos no ordenadas se realizan actualmente al azar (ningún algoritmo es más eficiente) y para localizar un dato en especial se requiere en promedio de N/2 intentos, donde N es el número total de datos. Un computador cuántico podría realizar lo anterior en un número de intentos igual a la raíz cuadrada de N. Así por ejemplo si N es igual a un millón, una computadora actual tendría que intentar 500,000 veces, mientras que el computador cuántico lo haría sólo 1,000 veces.

3.- ¿Que tan cerca estamos de contar con un computador así.?

Se han hechos grandes progresos, sin embargo aún existen grandes dificultades técnicas. Así por ejemplo, la superposición cuántica (la capacidad de un qubit de existir en dos universos paralelos) es difícil de obtener y mantener ya que cualquier interacción con el exterior obligará al qubit a adoptar un valor definido (fenómeno conocido como "decoherencia&quotwink.

Por otro lado, el qubit no puede ser construido a partir del transistor ya que este es un elemento que sólo funciona en las computadoras actuales; más bien se deben utilizar partículas o sistemas de partículas que manifiesten el fenómeno de la interferencia cuántica.

En este sentido, se han hecho diversos experimentos:

Puntos Cuánticos (quantum dots) : Consiste básicamente en un electrón atrapado dentro de un conjunto de átomos (jaula de átomos), el cual, mediante un rayo láser de una frecuencia específica, se traslada de su estado no excitado ("cero&quotwink a su estado excitado ("uno&quotwink y viceversa. Si la duración de la exposición al láser es igual a la mitad del tiempo requerido para cambiar el nivel energético del electrón, este adquiere un estado de superposición de sus dos valores posibles.

Moléculas Líquidas: En esta técnica se utilizan grupos de moléculas, en lugar de una partícula elemental. Al ser sometidos a un campo magnético, los núcleos de las moléculas giran en una determinada dirección que puede ser utilizada para describir su estado (giro hacia arriba = "uno", giro hacia abajo = "cero&quotwink. Mediante señales de radiofrecuencia, el giro puede modificarse.

En este sentido, el computador cuántico vendría a estar representado por las moléculas, y los qubits por los núcleos. ¡Se piensa que la molécula de la cafeína sería un buen computador!

Atomos de Cesio: Recientemente (Marzo del 2000), se han hecho pruebas en las que en lugar de utilizar varios qubits, se utiliza un solo átomo capaz de adoptar varios estados de energía para guardar y recuperar información. También se utilizan aqui pulsos de láser para obtener la superposición.

En abril del 2000 se ha propuesto un computador cuántico escalable que podría contener más de 10 qubits, utilizando iones (átomos con carga eléctrica).
4.- Conclusión

Conforme la miniaturización de los componentes de la computadora continúe, llegará el momento en que los fenómenos que estudia la física cuántica tengan que ser tomados en cuenta en la construcción de nuevas computadoras. En este sentido, la miniaturización en base a los componentes actuales tiene un límite definido por la aparición de estos fenómenos.

Una alternativa para este problema es el aprovechamiento de la interferencia cuántica para construir un nuevo tipo de computadora: el computador cuántico, que haga uso de nuevos algoritmos y nuevos tipos de "hardware". El trabajo teórico permite suponer que es posible construir este tipo de computador, y de hecho ya se han inventado los primeros algoritmos.

Sin embargo, aunque se han hecho experimentos alentadores utilizando electrones y moléculas; el fenómeno de la "decoherencia" no ha podido ser resuelto satisfactoriamente por lo que la realización práctica de la nueva computadora resulta aún un tanto incierta, aunque algunos científicos piensan que antes de 10 años se podrá contar con el primer procesador cuántico.

No hace mucho se presento un paper en el cual un grupo de cientificos alegaba haber desarrollado la primera computadora cuantica… la misma supuestamente constaba de 10qubits y debia permanecer constantemente en temperaturas muuuy frias… la noticia provoco un gran revuelo hasta que se empezo a dudar de los supuestos creadores ya que era imposible de replicar el experimiento en otro lugar que no sean las instalaciones de dicho grupo, ademas que solo se podia ver al ordenador mediante webcast y jamas en persona.

Les dejo otro link muy interesante al respecto: http://computer.howstuffworks.com/question475.htm

Espero les interese.

Saludos a todos!

Pasa y enterate lo que podemos hacer juntos para ganarle a las enfermedades.
Entry Level

alloverclock

entradas: 63

14:34 02/03/2007

2

muy bueno el post
gracias ecibad
suerte

Extreme Level

juanma1978

entradas: 2626

14:43 02/03/2007

3

Loco, afloja un poco, le estas haciendo sombra al resto de los usuarios con tanta info que tiras, baja un cambio.

Ja ja ja , hablando en serio, que groso el informe, de verdad que es muy interesante, hay cifras que sorprenden, como esta : Una computadora actual se estima que tardaría varios miles de millones de años para factorizar un número de 1000 dígitos, mientras que un computador cuántico lo haría en ¡20 minutos!., o esta: Una computadora actual tendría que intentar 500,000 veces, mientras que el computador cuántico lo haría sólo 1,000 veces., sinceramente es muy interesante el tema, gracias por la data y no aflojes ningun cambio

Extreme Level

ecibad

entradas: 2730

14:45 02/03/2007

4

Quedate tranquilo, la unica cosa que me impediria seguir aportando es la muerte… :O o que se me corte internet en casa jajajajajajajaja, (o en el laburo )

Saludos a todos y gracias de nuevo por la buena onda.

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Extreme Level

marxs

Jujuy

entradas: 1051

16:19 02/03/2007

5

Si ecibad, no bajes cambios, poné 6ta..jaja…grax por la info..
salu2

Extreme Level

mati_3473

entradas: 1986

00:42 03/03/2007

6

Que feo que es cuando uno ve eso

Una computadora actual se estima que tardaría varios miles de millones de años para factorizar un número de 1000 dígitos, mientras que un computador cuántico lo haría en ¡20 minutos!.,

╝♦╝♦╝♦╝

Extreme Level

ELEDU

entradas: 1138

00:45 03/03/2007

7

Tas a pleno ecibad eh!!! gracias por el aporte.

Extreme Level

ecibad

entradas: 2730

07:13 03/03/2007

8

Asi sera gente… estoy trabajando en un review de la hostia… esperemos que salga todo bien y lo pueda hacer.

Saludos!

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Hardcore Extreme Level

striker

Cochabamba- Bolivia

entradas: 3450

23:15 03/03/2007

9

excelente informacion como de costumbre

[SIGPIC][/SIGPIC]
High End Level

gonks

entradas: 818

13:36 04/03/2007

10

esa temperatura muuy fria a la q tiene q trabajar, es el 0 absoluto (0° kelvin, -273°C)… no me acuerdo donde lo habia visto… excelente info!!! dp me voy a poner a buscar donde era q habia visto tb q la computacion cuantica nunca va a reemplazar a las pcs actuales debido a q solo es asi de poderosa con algoritmos recursivos (los algoritmos no-recursivos son millones de veces mas eficientes)…
saludossss

Extreme Level

ecibad

entradas: 2730

14:31 04/03/2007

11

Claro… lo ideal seria que trabaje a 0 absoluto, pero lamentablemente hoy por hoy no podemos llegar o mantener estable esa temperatura.

Si podes conseguir mas data al respecto seria fantastico..

Saludos.

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High End Level

X-TremeOC

entradas: 852

15:51 04/03/2007

12

GROX LA INFO !!!

Gracias por mantenernos al tanto…