La informática del futuro

Las computadoras del futuro resolverán en minutos lo que ahora puede demorar años.La miniaturización de los chips, base de los sistemas informáticos actuales, está llegando a su límite. Por eso, hoy la ciencia experimenta con la física cuántica para crear nuevas máquinas más poderosas.Mientras ejecutivos e ingenieros de las compañías globales de informática apuntan sus cañones al diseño de las PC de los próximos meses, ya hay científicos en todo el mundo trabajando en los que podrían ser los equipos informáticos del año 2040: las computadoras cuánticas. Estas máquinas se basarían en la manipulación de los elementos más pequeños del Universo -átomos, electrones, fotones-, tendrían una capacidad de procesamiento exponencialmente mayor a la de las actuales, y podrían resolver en minutos operaciones que a las computadoras de hoy les llevarían años.En informática, la búsqueda de nuevos horizontes tiene una “urgencia”: el progreso de los actuales sistemas se basa en la miniaturización de los chips de silicio, que tiene un límite. Está cerca el día en que achicar más los transistores será imposible.Además, las máquinas actuales son capaces de maravillas asombrosas, pero a la vez encuentran sus límites mucho más cerca de lo que podría imaginarse. Pueden jugar al ajedrez tan bien como los mejores humanos, o generar de la nada impresionantes universos 3D para el cine, la medicina o los videojuegos. Pero -como cita el físico Marcelo Rozenberg en su libro La física y la edad de la información- un simple viajante de comercio puede ponerlas en apuros. Supongamos que el vendedor en cuestión tiene clientes desperdigados en todo el país y quiere saber cuál es la secuencia en la que debe visitarlos para que al final la distancia recorrida sea la menor posible. Si los puntos del itinerario son unos pocos, bastará echar una mirada a un mapa para descubrir el itinerario indicado. Pero en cuanto el número de clientes aumente levemente, la cantidad de recorridos posible pasa a ser enorme. Ejemplo: si los clientes son seis, los circuitos factibles son 720; pero si los destinos a visitar son doce, los itinerarios a comparar serán casi 500 millones. Así, si la cifra de clientes crece bastante, el número de caminos a considerar será tan alto que puede llevar varios años de cálculo, aún a la computadora más poderosa del mundo.Como este, hay otros problemas -por cierto más trascendentes para la humanidad que el del viajante- que escapan a las posibilidades de los equipos informáticos del presente y que motivan que se invierta en computación cuántica.Volviendo al viajante, para determinar el camino más corto, las computadoras actuales deberían evaluar las millones de alternativas de a una a la vez, mientras que una computadora cuántica podría comparar todos los caminos prácticamente al mismo tiempo. Pero mucho más importante aun, una computadora cuántica podría romper en minutos los códigos de encriptación en los que se basan las comunicaciones militares y todo el comercio electrónico del mundo.Otro terreno en el que la computación cuántica sería muy bienvenida es en el de la simulación de fenómenos naturales, aplicada, por ejemplo, al desarrollo de drogas farmacológicas, al de nuevos materiales, o a estudios sobre el origen del Universo o el calentamiento global.En la computación actual, toda la información que se procesa (desde un texto a un video de YouTube) puede reducirse a una larga cadena de unos y ceros, que para poder percibirse se traduce a sonido, a colores, a letras. Cada uno de esos ceros o unos está contenido en un bit (unidad mínima de información), que es una entidad física, un “puntito” dentro de, por ejemplo, un disco rígido. Cada bit puede tener sólo un valor a la vez; en un determinado momento, cada bit será cero, o será uno.En cambio, en la computación cuántica, la unidad mínima de información es el qubit (bit cuántico), que tiene la particularidad de poder estar en el estado “0”, en el estado “1”, y en infinitos estados intermedios, todo a la vez.Así se lo explicó a Clarín Gerardo Ortiz, del departamento de Física de la Universidad de Indiana, en los Estados Unidos: “El qubit puede valer cero y uno al mismo tiempo, con cierta probabilidad para cada valor. Esta rara propiedad, característica de cualquier sistema cuántico, hace que, por ejemplo, cualquier objeto pueda potencialmente estar en muchos lugares al mismo tiempo comportándose como onda o como partícula dependiendo del carácter de la medición”.En tanto, John Morton, investigador en computación cuántica de la Universidad de Oxford, del Reino Unido, le explicó a este diario: “Conceptos tales como la superposición, en el cual un objeto puede existir en dos estados contradictorios al mismo tiempo, son característicos de la ‘rareza’ de la mecánica cuántica. El mismo principio, aplicado a la información, puede desencadenar un nuevo modelo para la computación: cada pieza de información, o ‘bit’, puede tener más de un valor al mismo tiempo, a diferencia de la tecnología actual, que se limita a 1 o 0”.Entre los muchos obstáculos que deberán superar los científicos para llegar a las computadoras cuánticas está el de desarrollar el “software” apropiado para ellas. “Para explotar las ventajas que darían las computadoras cuánticas, hay que generar nuevos algoritmos (secuencia de órdenes) que se adapten al tipo de cálculos que esas máquinas harán. Para resolver problemas con una de estas computadoras hay que descubrir de qué manera hacer operaciones para arribar a un resultado, y eso es un problema difícil”, dice el doctor en Física Marcelo Rozenberg, de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA.A su vez, aún se debe mejorar mucho en el control de los qubits. Artur Ekert, que como Morton trabaja en Física Cuántica en la Universidad de Oxford, dice: “Uno de los principales desafíos es mejorar la capacidad experimental para controlar átomos y protones individuales, o cualquier otro sistema cuántico, con la precisión suficiente como para permitir que el procesamiento de información cuántica se vea protegido de la alteración ambiental”.Y mucho queda por hacerse para llegar a computadoras cuánticas de un poder de cálculo considerable. Semanas atrás, científicos del NIST (el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los EE.UU.) lograron demostrar la viabilidad de un procesador cuántico programable de apenas dos qubits. Juan Pablo Paz, doctor en Física de la UBA e investigador sobre esta disciplina explica: “Hasta el momento, existen sistemas que se pueden usar como computadoras cuánticas, pero son muy pequeños y no pueden hacer cálculos sofisticados porque no se los puede agrandar; cuando se agrandan se vuelven inestables”.Gerardo Ortiz dice que podría esperarse la construcción de una computadora cuántica de por lo menos 100 qubits para los próximos diez o quince años, “pero es muy difícil garantizar tal hazaña”, señala. “Una computadora así -sigue Ortiz- estaría al borde de poder competir con las computadoras actuales. Y una de mil qubits sería superior a las computadoras clásicas más poderosas”.Publicado en: Clarín

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