18 Hechos realmente interesantes sobre las computadoras cuánticas

Hechos realmente interesantes sobre los ordenadores cuánticos 

Las computadoras Quantum no deben revisar sus correos electrónicos, actualizar el estado, o realizar tareas normales de software/hardware. En su lugar, se basan en algo más complejo: la Mecánica Cuántica.

El ordenador cuántico trata con partículas mucho más pequeñas que el tamaño del átomo. En una escala tan pequeña, las reglas de la física no tienen ningún sentido. Aquí es donde las cosas emocionantes comienzan a suceder. Las partículas pueden moverse hacia adelante y hacia atrás, o incluso pueden existir simultáneamente. Estos tipos de computadoras pueden aumentar la potencia computacional más allá de lo que se puede lograr con las computadoras convencionales de hoy en día.

Vamos a desarrollar lo que sabemos sobre la computación cuántica en la actualidad. Hemos reunido algunos de los datos interesantes sobre los ordenadores cuánticos que, sin duda, cambiarán su mente.

 1- Modelo de Información de almacenamiento

Las computadoras que utilizamos hoy almacenan datos en formato binario: series de 0 y 1 ′. Cada componente de la memoria se llama un bit y se puede manipular mediante pasos de lógica booleana.

Por otro lado, una computadora cuántica almacenaría los datos como un 0, 1 o una superposición cuántica de los dos estados. Tal bit cuántico (también conocido como Qubits) tiene una flexibilidad mucho mayor en comparación con un sistema binario.

Los Qubits podrían implementarse utilizando partículas con 2 estados de giro: "arriba " y "abajo ". Dicho sistema podría ser mapeado en un sistema de spin-1/2 efectivo.

     2. Super Velocidad

Desde el ordenador cuántico puede existir en más que un simple estado de 0 y 1 del, pueden realizar cálculos en paralelo. Vamos a considerar un ejemplo sencillo, si el qubit es en una superposición de estado 0 y el estado 1, y se realiza un cálculo con otro qubit en la superposición similares, que dejaría cuatro resultados - 0/1, 0/0, 1/0 y 1/1

El ordenador cuántico mostrará el resultado anterior cuando se encuentre en un estado de decoherencia, que dura mientras se encuentra en una superposición de estados hasta que se colapse a un estado. La capacidad de realizar múltiples tareas simultáneamente se conoce como paralelismo cuántico.

3- Seguridad redefinida

La velocidad de la computadora cuántica también es una seria preocupación en el campo del cifrado y la criptografía. Los sistemas de seguridad financiera del mundo actual se basan en el factoraje de grandes números (algoritmos RSA o DSA) que, literalmente, no pueden ser descifrados por las computadoras convencionales dentro de la vida útil de la Tierra. Sin embargo, una computadora cuántica podría factorizar los números en un período de tiempo razonable.

Por otro lado, las computadoras cuánticas podrán proporcionar características de seguridad inquebrantables. Pueden bloquear los datos cruciales (como transacciones en línea, cuentas de correo electrónico) con encriptaciones mucho mejores.  Se han desarrollado muchos algoritmos para computadoras cuánticas; los más conocidos son el algoritmo de Grover para buscar en una base de datos no estructurada y el algoritmo de Shor para factorizar grandes números

 4- Energía eficiente

El consumo de energía es el factor crítico de cualquier dispositivo que funcione con electricidad. Una gran variedad de procesadores necesitan una gran cantidad de suministro de energía para mantener su rendimiento. La supercomputadora más rápida del mundo, Sunway TaihuLight (a partir de abril de 2017) consume 15.37 MW de potencia.

Sin embargo, se vuelve fascinante con las computadoras cuánticas. Dado que utilizan túneles cuánticos, reducirán el consumo de energía en un factor de 100 a 1000.

5- Las realidades alternas

Según la física cuántica, tratamos con algo llamado Multiverse, donde un problema puede tener muchas o infinitas soluciones probables. Por ejemplo, podría estar leyendo este artículo en su Macbook. En otro, puede que estés leyendo esto en el móvil mientras viajas. Una computadora cuántica puede realizar 'n' tareas en 'n' universos paralelos y llegar al resultado final. Si una computadora tradicional hace "n" cálculos en "n" segundos, una computadora cuántica puede realizar "n 2 " cálculos al mismo tiempo.

Quizás recuerdes que Deep Blue de IBM fue la primera computadora en derrotar al campeón mundial de ajedrez, Garry Kasparov en 1997. La computadora lo hizo al examinar 200 millones de movimientos posibles por segundo. ¡Lejos de la capacidad del cerebro humano! Pero, si fuera una máquina cuántica, habría calculado 1 billón de movimientos por segundo, 4 billones de movimientos en 2 segundos y 9 billones de movimientos en 3 segundos

6- ¿Por qué es difícil construir computadoras cuánticas?

El problema con la computadora cuántica es la estabilidad. Resulta que la interferencia, cualquier tipo de vibración alterará la vibración de los átomos, creando tonterías. Los electrones en la mecánica cuántica se comportan como ondas y se describen mediante una función de onda. Estas ondas pueden interferir, causando un extraño comportamiento de las partículas cuánticas, y esto se llama decoherencia.

7- Temperatura fría

La temperatura necesaria para mantener una condición estable para un mejor rendimiento debe ser muy baja. Para hacer que los ordenadores cuánticos trabajo, los átomos deben mantenerse estable. Y la conocida forma eficiente para mantener estos átomos estables es reducir la temperatura a cero grados Kelvin, donde los átomos se vuelven estables sin liberando calor.

En la actualidad, el sistema D-Wave 2000Q es el ordenador cuántico más avanzado. Su procesador superconductor se enfría a 0.015 Kelvin (180 veces más frío que el espacio interestelar).

8- Habilidades de resolución de problemas

Las computadoras cuánticas pueden ejecutar algoritmos clásicos, sin embargo, para obtener resultados eficientes, usan algoritmos que parecen inherentemente cuánticos, o usan algunas características de la computación cuántica como el entrelazamiento cuántico o la superposición cuántica.

Los problemas de clase indecidibles siguen siendo indecibles en la computación cuántica. Lo que hace fascinante al algoritmo cuántico es que podrán resolver problemas más rápido que los algoritmos clásicos. Pueden resolver el problema de los vendedores ambulantes en segundos, lo que lleva 30 minutos en computadoras convencionales.

Además, una computadora cuántica puede ayudar a descubrir planetas distantes, pronosticar el tiempo con precisión, detectar el cáncer antes y desarrollar un fármaco más eficaz mediante el análisis de los datos de secuenciación del ADN.

9- A.I Cambio de juego

La inteligencia artificial está en la fase inicial. El robot avanzado de hoy puede entrar en una habitación, reconocer materiales, formas y cuerpos en movimiento, pero carece de los factores que los hacen realmente inteligentes. Las computadoras cuánticas son mucho mejores en el campo del procesamiento de la información: con 300 bits, podríamos mapear todo el universo.

Las computadoras Quantum podrían acelerar exponencialmente la velocidad de las operaciones de aprendizaje automático, reduciendo el tiempo de cientos de miles de años a simples segundos. Para medir la distancia entre dos vectores grandes de 1 Zettabyte, una computadora convencional con una velocidad de reloj de GHz tardará cientos de miles de años. Mientras que, una computadora cuántica de frecuencia de reloj de GHz (si se construye en el futuro) tomará solo un segundo después de que los vectores se enreden con el qubit auxiliar.

10.  No todas las cosas pueden hacerse rápido

Aunque las computadoras cuánticas encuentran la manera más óptima de resolver un problema, se basan en algunos de los principios matemáticos básicos que su computadora personal utiliza diariamente. Esto se refiere a la aritmética básica que ya está bien optimizada.

No hay mejor manera de sumar un conjunto de números que simplemente sumarlos. En tales casos, los ordenadores clásicos son tan eficaces como los ordenadores cuánticos.

11.  Último logro en la computación cuántica

Científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur desarrollaron una primera entrada de lógica cuántica en silicio en 2015. El mismo año, la NASA reveló el primer computador cuántico operacional hecho por D-Wave con un valor de 15 millones de dólares.

En 2016, investigadores de la Universidad de Maryland crearon con éxito el primer ordenador cuántico reprogramable. Dos meses más tarde, la Universidad de Basilea especificó una variante de la máquina cuántica basada en agujeros de electrones que utiliza agujeros de electrones (en lugar de manipular giros de electrones) en un semiconductor a bajas temperaturas que son bastante menos vulnerables a la decoherencia.

Algunos Hechos y Descubrimientos fascinantes

12. La computación cuántica fue mencionada por primera vez por Richard Feynman en 1959 en su famosa conferencia "Hay mucho espacio en el fondo". Consideró la posibilidad de manipular átomos individuales como una forma mejorada de la química sintética.

13. El primer protocolo de distribución de claves cuánticas del mundo, BB84, fue desarrollado por los investigadores de IBM Gillies Brassard y Charles Bennett en 1984. Es una técnica para enviar de forma segura una clave privada de un punto a otro para usarla en el cifrado de una sola vez.

14. En febrero de 2018, los físicos idearon una nueva forma de luz, que involucra estados unidos a tres fotones en un medio no lineal cuántico, que podría impulsar la revolución de la computación cuántica.

15. En marzo de 2018, el Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica, administrado por la Asociación de Investigaciones Espaciales de las Universidades, la NASA y Google, lanzó un procesador de 72 qubits llamado Bristlecone.

16. Un modelo realista de computación cuántica se ejecuta en algoritmos cuánticos, que se pueden clasificar por el tipo de problema que resuelven o la técnica / ideas que utilizan. Actualmente, tenemos algoritmos basados en amplificación de amplitud, transformada de Fourier cuántica y algoritmos cuánticos híbridos.

17. Se están persiguiendo varios candidatos diferentes para implementar físicamente una máquina cuántica. Entre ellos, los más populares son:

• ·         Computadora cuántica superconductora y de iones atrapados.
• ·         Punto cuántico basado en el espín y basado en el espacio
• ·         Ordenador cuántico basado en diamantes
• ·         Cavidad electrodinámica cuántica.
• ·         Imán molecular

18. Hasta ahora, 5 empresas han fabricado chips cuánticos: Google (Bristlecone), IBM (IBM Experience y Q), Intel (Tangle Lake), Rigetti (19Q) y D-Wave (Ranier).

Via: https://www.rankred.com