La semana pasada les contamos que el martes que recién pasó iba a ser mostrado, «en sociedad», el primer Computador comercial cuántico, el cual había generado la sorpresa de la comunidad científica que no lo esperaba hasta por lo menos 20 años más. Por eso, en general, los científicos se habían reservado sus comentarios hasta ver operando el sistema, lo cual se produjo, tal y como se los mencionamos, este martes recién pasado. A continuación, les traemos un completo informa del ya conocido Computador Cuántico.
La firma canadiense D-Wave, acaba de demostrar lo que denominó el «primer Computador Cuántico comercialmente viable del mundo«. Tal tecnología fue presentada en el Museo de Historia del Computador («Computer History Museum«) en Mountain View, California, en una demostración que pretendió destacar cómo la máquina puede ejecutar aplicaciones comerciales, y es más eficiente en tratar los problemas que han complicado a los Computadores convencionales (o digitales).
Si bien la demostración fue llevada a cabo en el mencionado Museo de Historia del Computador, el Hardware permaneció en Burnaby, BC, donde es guardado a 5 millikelvin o mejor dicho a -273.145 grados Celsius, que dicho sea de paso es más frío que el espacio intelestelar, mediante el uso de Helio líquido.
Los Computadores Cuánticos se basan en la Mecánica Cuántica para acelerar los cálculos, mecánica que gobierna el comportamiento de toda la materia y la energía. Pese a la novedad que esto representa, es importante destacar que ya se sabe hace tiempo que una vez que algunos «simples» conceptos de la mecánica cuántica sean manejados, las máquinas que se diseñarán serán capaces de vencer a cualquier supercomputador convencional que llegue a fabricarse. Pese a ello, D-Wave aclaró que su nuevo dispositivo está destinado a complementar a los Computadores convencionales, para fortalecer ese mercado, y de ninguna manera para reemplazarlo.
Para hacer esta tecnología comercialmente aplicable, D-Wave usó los procesos y la infraestructura asociada con la Industria de los semiconductores. El Computador D-Wave, llamado Orion, se basa en un chip de silicio que contiene 16 quantum bits a «qubits«, los cuales son capaces de retener ambos valores binarios, 0 y 1.Cada qubit imita los valores de los otros permitiendo así una amplificación de su poder computacional. D-Wave indica que su sistema es escalable permitiendo que se añadan más qubits. La Compañía espera tener listo un Computador de 32-qubits para fines de este año y uno de 1024-qubits para fines del 2008.
«Una vista del procesador de 16 qubits»
Herb Martin, Jefe Ejecutivo de la Compañía indicó,
«El hito en la tecnología cuántica logrado por D-Wave, representa un paso sustancial para resolver problemas comerciales y científicos que hasta ahora era considerados insuperables. La tecnología digital puede cosechar los beneficios de un rendimiento mejorado y una aplicabilidad más amplia.»
La tecnología de computación cuántica puede resolver aquello que se conoce como problemas «NP-completos«. Estos son problemas en que la cantidad de información y variables complejas es tal que impiden que los Computadores digitales puedan obtener resultados en una cantidad razonable de tiempo. Tales problemas se asocian a áreas como las de la ciencias de vida, biométrica, logística, bases de datos paramétricas de búsqueda y finanza de cantidades, entre muchas otras aplicaciones comerciales y científicas.
«Imagen del chip Orien adherido al sistema de enfriamiento Leiden Cryogenics»
Como ejemplo, se puede considerar el modelamiento de una «nanoestructura«, tal como la molécula de un medicamento, usando Computadores no cuánticos. El resolver la Ecuación de Schrodinger es más del doble de difícil que lo tradicional, por cada electrón en la molécula. Esto recibe el nombre de escalamiento exponencial y prohíbe la solución de esta Ecuación para sistemas con más de 30 electrones. Una sólo molécula de cafeína posee más de 100 electrones, haciéndola aproximadamente 10^44 veces más difícil de resolver que un sistema de 30 electrones, el cual deja en «shock» a cualquier supercomputador convencional.
Los Computadores Cuánticos son capaces de resolver la Ecuación de Schrodinger mediante escalamiento lineal (a diferencia del exponencial recién mencionado) y por lo tanto lo hacen muchísimo más rápido y con muchísimo menos Hardware que los Computadores convencionales. Para un Computador Cuántico, la dificultad de resolver la Ecuación de Shrodinger aumenta una cantidad muy pequeña y fija por cada electrón presente en el sistema. Incluso, los más simples y primitivos Computadores Cuánticos serán capaces de vencer a cualquier supercomputador actual al modelar la naturaleza.
«Una imagen óptica del procesador Orion con 16 qubits»
Herb Martin agregó,
«La tecnología cuántica entrega respuestas precisas a problemas que hoy en día sólo pueden ser contestados en términos generales. Esto crea una nueva y más amplia dimensión de aplicaciones computacionales.
La computación digital es muy útil en una gran variedad de aplicaciones del área de los negocios, gobierno y ciencias. En muchos casos, esas aplicaciones son computacionalmente simples y en otros, la precisión es sacrificada para obtener resultados adecuados en una cantidad de tiempo razonable. Ambos casos mencionados, mantendrán el status quo y continuarán su uso de sistemas digitales clásicos.
Es razonable pensar que los Computadores Cuánticos siempre tendrán un elemento de cálculo digital aumentando así la amortización de las inversiones ya hechas a la vez que permitiendo el uso del poder de la aceleración cuántica.»