agosto 08, 2010

Con diamantes da otro salto la computación Q

Luis González de Alba
Se descubrió que...
Milenio

Sólo me ha faltado ir de rodillas, como los peregrinos que pagan mandas a la virgen de Zapopan. Todo lo demás lo he hecho: argumentar, suplicar, gritar: la próxima revolución industrial, a 5-10 años, se basará en la física cuántica y el dueño de la Universidad de Guadalajara debería ofrecer becas de 3 mil pesos mensuales a jóvenes que se inscriban en física. Para lo cual, primero, debe elevar el nivel académico de los maestros. Por ahi rueda un programa que ofrecí. En particular la computación cuántica está ya a la vista. Y nuestras universidades, públicas o privadas, no están a la altura.

Han de perdonar mis lectores que exigen más atención a investigaciones mexicanas, pero la que me entusiasma viene en Science y la publico porque, ya lo dije, me entusiasma y, además, se me pega la gana.

Comienzo por la mitad porque no son notas dirigidas al público, sino al intercambio entre científicos y las mías van a lectores no especializados (aunque he descubierto a uno que otro). Por décadas, los investigadores han deseado emplear una maravilla del mundo subatómico, la superposición de estados, para multiplicar por millones de millones las operaciones realizadas por segundo.

Va de nuevo: nos comunicamos con nuestras compus por medio de un lenguaje binario: 0,1. Esa mínima información es un bit. El puerto de un transistor indica 0 si no hay corriente eléctrica, 1 cuando sí la hay. La industria de la miniaturización está llegando al límite de los transistores que pueden integrarse en un chip: son ya millones en circuitos de un centímetro cuadrado. Ha llegado la industria al nivel molecular.

Pero podemos descender al último nivel: el subatómico. Si fuera posible emplear ya no moléculas, ni siquiera átomos, sino electrones en los que alguna característica se leyera 1 y otra 0, no sólo se estaría en el límite de la miniaturización, sino en el reino donde se puede tener 1 y también 0 de forma simultánea si la partícula elegida está en superposición de estados. Un ejemplo en el mundo clásico, que vemos, sería un objeto que es, de forma simultánea, redondo y cuadrado… No se preocupe: también a Einstein le pareció absurdo. Pero está comprobado desde 1927. Un bit que es 1 y también 0 es un bit cuántico o un qubit. Presentan el enorme problema de que esa superposición dura fracciones de segundo y decae en alguna de las posibilidades: es 1 o es 0.

Ahora, un par de nuevos resultados pone esta meta un peldaño más cerca. Investigadores en California reportan que encontraron la forma de aumentar la producción de qubits. Los crean en una oblea de diamante. Otro equipo, éste de Massachusetts, ha hecho algo maravilloso: aquí va, tome aire: ha enlazado un qubit en diamante a un solo fotón, la mínima unidad de la luz. “El resultado puede abrir la puerta al enlazamiento de grandes cantidades de información cuántica”.

Cada uno de los artículos plantea el uso de diamante y es de extraordinaria importancia “como plataforma para procesar información cuántica”, dice (no se ría) Ray Beausoleil (Rayo Hermoso de Sol), físico de la compañía HP en los laboratorios de Palo Alto. Pero considerados ambos podrían hacer posible tanto la computadora cuántica como el paso de datos por una red cuántica.

El bit cuántico es 1 y 0 a la vez. Foto: EspecialPara darnos una idea del inmenso poder de computación del sistema cuántico, veamos el ejemplo que da Beausoleil: “Cada qubit puede existir ya sea como un 0 o como un 1, o como superposición de todos los estados posibles. Por ejemplo, podría ser 19 por ciento 0 y 81% 1, o 65% 0 y 35% 1 o incontables combinaciones. Al ejecutar sus operaciones, una computadora cuántica da peso a todos esos valores de forma simultánea. El resultado es que una hilera de 30 qubits juntos (que en bits da apenas para indicar, digamos, unas letras de este escrito) daría un poder de computación de unos 30 millones de millones de operaciones… por segundo!”

Los investigadores ya han logrado entrelazar múltiples estados cuánticos, de tal forma que la manipulación de un bit causa un cambio predecible en su vecino. Exactamente lo que, hacia 1935, Einstein, con Podolsky y Rosen, con su entonces “experimento mental” propusieron como prueba de que la cuántica iba desencaminada. Ahora esa demostración de que se predecía un absurdo, llamada paradoja EPR por las iniciales de sus autores, ocurre todos los días. ¿No tiene sentido? No. ¿Ocurre? Ocurre a diario en los laboratorios desde 1983, en que Alain Aspect lo consiguió en París. Einstein no vivió para verlo.

Quien tenga interés en saber cómo se producen los qubits inyectando nitrógeno en una oblea de diamante y cómo manipulan el spin de un electrón con radiofrecuencias, micro-ondas o luz láser, aquí tiene el link activo:

http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/329/5992/616-b.

DE:

Taza de café, copa de vino, botella de tequila, costal de cemento, plato de mole, tubo de agua, y así, vaso de agua: todo lo que está lleno. Compruébelo con el DRAE.

Mi novela contrarrevolucionaria: OLGA, (Planeta, 2010).

Mi página web:

www.luisgonzalezdealba.com

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