P. Rico-IBM da a conocer nuevo chip de computación cuántica

Por Rafael Santiago Medina

San Juan, 15 nov (INS).- La empresa tecnológica International Business Machines (IBM) anunció haber logrado el diseño de un nuevo chip de computación cuántica que será capaz de superar los chips tradicionales en algunas tareas en los próximos dos años.

El nuevo chip de IBM, llamado ‘Eagle’, contiene 127 qubits, que pueden representar información en forma cuántica y, según la compañía, se trata del primer chip que contiene más de 100 qubits.

Destaca IBM que mientras las computadoras clásicas utilizan bits, que deben ser un 1 o un 0, los qubits pueden ser un 1 y un 0 simultáneamente.

La complicación con este chip es la necesidad de utilizar unos enormes refrigeradores criogénicos para hacerlos funcionar correctamente.

Sin embargo, desde IBM señalaron que, gracias a las nuevas técnicas empleadas en la fabricación del chip llevada a cabo en las instalaciones de la empresa en el estado de Nueva York, incluso se podrá aumentar su potencia. En este sentido la empresa asegura que a partir del 2022 planea desarrollar chips ‘Osprey’, con 433 qubits, y ‘Condor’, de 1,121 qubits.

Por su parte, Darío Gil, el vicepresidente senior de IBM y jefe de su división de investigación, comunicó que este avance tecnológico no supone una sustitución simultánea de las computadoras tradicionales por parte de las cuánticas, sino que de momento podría favorecer una combinación entre dos tipos de chips, en función del que sirva mejor para cada tarea.

Asimismo, el director ejecutivo de IBM, Arvind Krishna, enfatizó que las computadoras cuánticas “no tratan de reemplazar las computadoras clásicas en absoluto”, sino que “tratan de resolver los problemas que las computadoras clásicas no pueden resolver”.

Entre los años 1900 y 1930, el estudio de algunos fenómenos físicos que aún no estaban bien entendidos dio lugar a una nueva teoría física, la Mecánica Cuántica. Esta teoría describe y explica el funcionamiento del mundo microscópico, hábitat natural de moléculas, átomos o electrones. Gracias a ella no solo se ha conseguido explicar esos fenómenos, sino que ha sido posible entender que la realidad subatómica funciona de forma completamente contra intuitiva, casi mágica, y que en el mundo microscópico tienen lugar sucesos que no ocurren en el mundo macroscópico.

Entre estas propiedades cuánticas se incluyen la superposición cuántica, el entrelazamiento cuántico y el teletransporte cuántico. La superposición cuántica describe cómo una partícula puede estar en diferentes estados a la vez.

En tanto que el entrelazamiento cuántico describe cómo dos partículas tan separadas como se desee pueden estar correlacionadas de forma que, al interactuar con una, la otra se entera.

En el caso del teletransporte cuántico, se utiliza el entrelazamiento cuántico para enviar información de un lugar a otro del espacio sin necesidad de viajar a través de él.

Las tecnologías cuánticas son basadas en estas propiedades cuánticas de la naturaleza subatómica. El entendimiento del mundo microscópico a través de la Mecánica Cuántica nos permite inventar y diseñar tecnologías capaces de mejorar la vida de las personas.

Hay muchas y muy diferentes tecnologías que utilizan fenómenos cuánticos y, algunas de ellas, como el láser o las imágenes por resonancia magnética (IRM), llevan ya entre nosotros más de medio siglo. Sin embargo, actualmente estamos presenciando una revolución tecnológica en áreas como la computación cuántica, la información cuántica, la simulación cuántica, la óptica cuántica, la metrología cuántica, los relojes cuánticos o los sensores cuánticos.

Para entender cómo funcionan los computadores cuánticos es conveniente primero saber cómo funcionan los computadores tradicionales que utilizamos a diario, a los que nos referiremos en este documento como computadores digitales o clásicos.

Estos, al igual que el resto de los dispositivos electrónicos como tabletas o teléfonos móviles, utilizan bits como unidades fundamentales de memoria. Esto significa que los programas y aplicaciones están codificados en bits, es decir, en lenguaje binario de ceros y unos. Cada vez que interactuamos con cualquiera de estos dispositivos, por ejemplo pulsando una tecla del teclado, se crean, destruyen y/o modifican cadenas de ceros y unos dentro de la computadora.

Los estados cero y uno de los bits se corresponden con corriente eléctrica que circula, o no, a través de unas piezas microscópicas denominadas transistores, que actúan como interruptores. Cuando no circula corriente, el transistor está “apagado” y se corresponde con un bit 0, y cuando circula está “encendido” y se corresponde con un bit 1.

De forma más simplificada, es como si los bits 0 y 1 se correspondiesen con huecos, de manera que un hueco vacío es un bit 0 y un hueco ocupado por un electrón es un bit 1. Es por este motivo que estos dispositivos se llaman electrónicos. A modo de ejemplo, en la figura 1 se muestra la escritura en lenguaje binario de algunos caracteres.

La unidad fundamental de información en computación cuántica es el quantum bit o qubit. Los qubits son, por definición, sistemas cuánticos de dos niveles -ahora veremos ejemplos- que al igual que los bits pueden estar en el nivel bajo, que se corresponde con un estado de baja excitación o energía definido como 0, o en el nivel alto, que se corresponde con un estado de mayor excitación o definido como 1. Sin embargo, y aquí radica la diferencia fundamental con la computación clásica, los qubits también pueden estar en cualquiera de los infinitos estados intermedios entre el 0 y el 1, como por ejemplo un estado que sea mitad 0 y mitad 1, o tres cuartos de 0 y un cuarto de 1. Este fenómeno se conoce como superposición cuántica y es natural en sistemas cuánticos.

El propósito de los computadores cuánticos es aprovechar estas propiedades cuánticas de los qubits, como sistemas cuánticos que son, para poder correr algoritmos cuánticos que utilizan la superposición y el entrelazamiento para ofrecer una capacidad de procesamiento mucho mayor. INS

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