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El desarrollo de los ordenadores cuánticos depende de un nuevo software de control

La superposición de estados en la que se basa el qubit es propensa a errores, según una investigación


Científicos del National Institute of Standards and Technology (NIST) de Estados Unidos han descubierto que el desarrollo de los ordenadores cuánticos tendrá en el corto plazo un gran desafío. El reto será crear un software capaz de gestionar los errores que, según han evaluado los investigadores, pueden ser importantes debido a que la superposición de estados en la que se basa el qubit es propensa a más errores que los que se producen en los sistemas binarios. Por Pablo Javier Piacente.




Prototipo de ordenador cuántico desarrollado en 1950. Foto: NIST Archives.
Prototipo de ordenador cuántico desarrollado en 1950. Foto: NIST Archives.
Son conocidos en el mundo científico los avances que podría provocar un mayor desarrollo en el universo de los ordenadores cuánticos. Sin embargo, un equipo de teóricos del National Institute of Standards and Technology (NIST), dirigido por Bryan Eastin, ha evidenciado en un trabajo de investigación que para concretar este avance será imprescindible la creación de un nuevo software.

Más allá del tiempo que insumirá este nuevo desarrollo, por otro lado también propiciará nuevas líneas de investigación más certeras que las encaradas hasta hoy, gracias al nuevo conocimiento incorporado. Lejos de considerarse un freno en la especialidad de la computación cuántica, este trabajo abre nuevas oportunidades y renovadas vías de progreso en la materia.

Lo que deja en claro esta investigación es que el camino hasta llegar al desarrollo final de los ordenadores cuánticos será más complejo que el intuido hasta hoy. Es que el análisis demuestra que este tipo de ordenadores puede verse afectado por diversos accidentes que, de no ser gestionados mediante un software específico, darían como resultado datos erróneos. Las conclusiones de la investigación se recogen en un reciente artículo de NIST Tech Beat, el boletín mensual del NIST.

¿Por qué los ordenadores cuánticos, considerados un avance con respecto a la computación convencional, serían más propensos a registrar errores?. Para entender esto, es necesario primero explicar brevemente el funcionamiento de un ordenador cuántico.

Dos universos diferentes

Mientras un ordenador tradicional del tipo binario trabaja con interruptores on-off y bits convencionales, los ordenadores cuánticos utilizan qubits. Esta es la unidad mínima de la información cuántica, y tiene la capacidad de existir al mismo tiempo como "on" y "off". Esta superposición, esta dualidad que desafía al sentido común de acuerdo al paradigma imperante en la actualidad, es un principio básico de la física cuántica.

Con el desarrollo de los ordenadores cuánticos, el principio de superposición permitirá obtener resultados de un gran número de cálculos en un tiempo mucho más corto, ya que al poder evaluar al unísono diferentes posibilidades, la capacidad de funcionamiento de los sistemas informáticos se verá fuertemente agilizada y enriquecida con relación a lo que hoy puede obtenerse con los mecanismos binarios.

Pero justamente esta potencialidad de los sistemas cuánticos es la que puede transformarlos en más propensos a registrar errores. Según ha concluido el equipo del NIST, interferencias o ruidos en los campos eléctricos o magnéticos serían capaces de “engañar” a los mecanismos cuánticos, provocando errores en los procesos desarrollados.

Esto no sucede en el sistema binario, porque técnicas como la repetición o clonación posibilitan evadir estas fallas, por ejemplo al contar con varias copias de la información almacenada en cada bit y cotejarla. Esto es imposible en los ordenadores cuánticos, porque las leyes cuánticas niegan el concepto de clonación.

Solamente un primer paso

El único camino para hacer más eficaces a los ordenadores cuánticos y eliminar la incidencia de errores es diseñar arquitecturas de computación cuántica creadas con ese fin específico. El primer paso será desarrollar un software que prohíba la interacción de qubits capaces de provocar errores.

Sin embargo, el equipo de científicos también concluyó que el concepto de este software, denominado “transversal encoded quantum gates”, no será una solución mágica ni mucho menos. Posteriormente, se requerirá de nuevas soluciones complejas de gestión de errores hasta poder llegar a una mayor fiabilidad de los sistemas informáticos cuánticos.


Pablo Javier Piacente
Miércoles, 15 de Abril 2009
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