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El Qubit, cerca de la memoria infinita


O casi. Porque el nuevo hito que acaban de marcar los científicos asombra y hace predecir un titular tan espectacular como el expresado y además en un futuro no muy lejano. Por ahora se contentan con haber guardado una unidad cuántica de información (Qubit) en un átomo durante el tiempo suficiente como para considerar este experimento un avance importantísimo en el futuro de esta tecnología. Y  si los avances siguen a este ritmo la cuántica nos terminará regalando el ordenador definitivo muy pronto.

Los ordenadores cuánticos nos miran desde la vuelta de la esquina

En el campo de la medicina, la ingeniería genética y la biología molecular son las que descollan. Si nos fijamos en la cosmología, lo mas comentando con las cosas que llevan como coletilla la palabra “oscura”. Si observamos la física, todo lo domina el LHC y sus partículas. Pero si nos paramos a mirar en el mundo de la computación lo primero que aparece es la cuántica. Si señor. La cuántica. Esa cosa difusa que nadie entiende bien pero que todo el mundo tiene en la boca. Y de la mano de esta ínclita invitada nos llega otra sorpresa en primicia. Un grupo de investigadores internacionales han conseguido algo insólito. Han logrado guardar un Qubit de información en un átomo de fósforo durante 1.75 segundos. Y dirán ustedes ¿Y qué? Qubit de esos me desayuno yo unos cuantos todos los días frente a mi ordenador.

No tanto, amigo. Usted se podrá merendar, como mucho, un buen puñado de bits que son la unidad de información que rige nuestro mundo macromolecular. En éste ámbito un bit significa que un interruptor puede estar o encendido o apagado, es decir, que puede tener sólo dos valores. Y con esa premisa tan simple, se construye toda la informática actual, con nuestros gigas y nuestros Pentium. Pero a niveles subatómicos, ese lugar tan pequeño que no alcanzamos ni a imaginar pero que existe, las cosas no suceden de esta manera. En el mundo cuántico, las partículas subatómicos logran existir en múltiples estados de forma simultánea: esto es, pueden, literalmente, estar en dos lugares a la vez o poseer un número de propiedades de otra forma mutuamente exclusivas. Dicho de otro modo, que pueden adoptar un estado de abierto, de cerrado o de ambos a la vez. Eso es lo que se llama un qubit de información en el dominio cuántico. Parece imposible, ¿verdad? Pues así sucede.  En el mundo cuántico las cosas pueden ser o no ser, ambas a la vez.

Se mantuvo la informacion durante 1.75 segundos

¿Y qué aporta esta propiedad cuántica del ser o no ser simultáneo? Pues que el poder de procesamiento se centuplica hasta unos niveles estratosféricos. Donde antes un ordenador necesitaba miles de años para descifrar una clave, ahora podrían lograrlo en varios segundos. La mecánica cuántica dicta que estos bits cuánticos (qubits), también pueden estar en superposición, indicando a la vez 1 y 0. Dos átomos pueden estar simultáneamente en cuatro estados: 00, 01, 10 y 11. Tres átomos pueden decir ocho cosas a la vez: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111. Por cada átomo que se añada a la cadena, el número de posibilidades se incrementa exponencialmente por dos. Y eso es mucho. Tanto que no podemos ni imaginar la colosal capacidad de procesamiento que reflejan estos datos. Pero eso no es todo. Además, la capacidad de almacenamiento de un sistema cuántico no tiene parangón en cuanto a la cantidad de información que podría guardar un solo gramo de materia. Vamos a calcularlo. En un gramo de oro existen 3,057,473,598,700,243,704,305 átomos, y si asumimos que podremos almacenar tan solo 1 bit por átomo y eso significaría que los átomos de 1 gramo de oro pueden almacenar 339,448 PetaBytes (PB) de información. Esto significa que un dispositivo de 1 kg. podría almacenar 339,447,760 PB, o 331,492 ExaBytes (EB) de información. Para que nos hagamos una idea aproximada, sería el equivalente a 13,000,000,000,000 de Bluray de 25 GB cada uno. Quizá nos aclaremos mejor diciendo que son 13 billones de discos azules llenos de datos hasta la bandera. No exageramos cuando afirmamos que todo Internet cabe en un lingote de oro de 1 kilito. Y aún sobra espacio para más.

La capacidad de proceso es brutal

 ¿Y qué hace tan especial esta noticia? Hace algún tiempo se estaba probando a guardar información en átomos y hasta en fotones pero no se había conseguido nada relevante porque la superposición de estados en el electrón es una cosa muy frágil que en cuanto se interacciona con el exterior, modifica su valor irremisiblemente. Lo que se ha logrado en esta ocasión viene determinado por los nuevos estudios de un grupo multidisciplinar. El equipo, con científicos e ingenieros de Oxford y Princeton, así como del Lawrence Berkeley National Laboratory, reportó una solución al problema en la revista Nature del pasado 23 de octubre: un invento híbrido que emplea un electrón y el núcleo de un átomo de fósforo empotrado en un cristal de silicio. Dentro del cristal el electrón es más de un millón de veces mayor que el núcleo , y posee un campo magnético miles de veces más fuerte. Esto hace apropiado al electrón para su manipulación y medida, pero no muy bueno para almacenar información, pues ésta se destruye fácilmente. Aquí es donde interviene el núcleo atómico: cuando la información en el electrón está lista para almacenarse, se lleva al interior del núcleo donde puede sobrevivir por tiempo mucho más largo, entre 1 y ¾ de segundo: suficiente y hasta de sobra para su procesamiento. “Con el cristal del laboratorio de Berkeley estuvimos encantados de ver que los tiempos de memoria excedían el umbral para ser procesada la información– dice Steve Lyon, líder del equipo de Princeton- Antes de este avance, no se había logrado preservar la información cuántica sino por unas pocas decenas de milisegundos”

Representación gráfica de un Qubit

Bien, ya hemos conseguido que la información se mantenga durante el tiempo suficiente para aplicarle una corrección de errores y de esta forma lograr obtener que los datos permanezcan indefinidamente. Los errores se producen cuando un bit se da la vuelta accidentalmente y dice ‘1’ cuando en realidad quiere decir ‘0’, o viceversa. Los ordenadores corrientes pueden protegerse de este error utilizando la redundancia. En un programa, los datos se envían por triplicado, de forma que 101 se convierte en 111000111. Programas pequeños y sencillos están alerta en busca de los tríos corruptos como 010 o 110, y restauran los bits equivocados para que se ajusten a los otros dos. Para la informática cuántica, la corrección de errores es más complicada pero también funciona. Se protege un qubit mediante el uso de un complejo programa que despliega su valor por un grupo de cinco qubits que están enmarañados (entangled) cuánticamente. Eso significa que si uno de los qubits se corrompe, su valor original puede recuperarse analizando los otros cuatro.

En resumen, aunque parezca que 1.75 segundos apenas significan nada, en realidad representan la diferencia entre poder guardar información cuántica en un átomo de manera ilimitada o no, lo cual a su vez permitirá un desarrollo definitivo de esta tecnología. Los bits no tardarán mucho en ser reemplazados por sus hermanos los qubits. Y cuando esto suceda, tengan por seguro que el avance será tan espectacular que se iniciará una nueva era en la historia de la humanidad. Imaginen las innumerables líneas de avance que significarían un ordenador cuántico con semejante poder de proceso y de almacenamiento. La física, la medicina, la genética, la química, las telecomunicaciones. Todas las ramas del saber se verían inevitablemente aceleradas a la velocidad de la luz.

Ser o no ser. Las dos y ninguna. Esa es la cuantostión.

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Escrito por imported_Kir

Comentarios

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  1. Version especial para nocturnos, crápulas y maleantes.

    Futuro cercano

    Neoteo: Toc toc,¿hola? ¿le puede decir all dueño de la empresa que salga?

    Bill: Hola, amigo, ¿que le sucede?

    Neoteo: Pues mira, que estaba yo escribiendo un artículo para el blog y cuando estaba a punto de terminar me ha salido un pantallazo azul.

    Bill: Y que sistema operativo tiene usted?

    Neoteo: El Windows Quantum Vistoynovisto

    Bill: Pues entonces no puedo hacer nada. Fíjese que el pantallazo azul está pero a la vez no está. Lo siento. No hay avería.

    Neoteo: Ah si? Pues mira, ¿Ves la factura de tu sistema operativo? Pues tambien es cúantica: Te la pago o no te la pago. Lo siento. No hay dinero.

  2. oooo ,,, ciencia ,, progreso ,, cuanto puede mejorar con todo esto la medisina la paz y el mundo . . y… bueno ya que…. que lo miren los genios,, pienensen en los buenos juegos y programas que nos van a dar,, mas sangre mas accion… todo el espacio que quiera en mi ordenador,, que bien ,, exelente noticia,,, esperando a ver que nos desarroyan para entreteneros,, XD

  3. Pues tiene razón con lo desarrollar la IA por que esta muy en pañales, excepto por algunos proyectos aislados, que son verdaderamente obras de arte, esto nos daría la posibilidad de procesar mayor cantidad de información y realizar tareas mucho mas complejas y ricas en contenidos, esperemos toda esta tecnología no desate una guerra global ya que todo esta saliendo muy rápido y se están inventando tecnologías que independientes no son mayor problema para la humanidad, pero juntas podrían crear la peor guerra de la historia.

  4. insisto y si la ciencia de la computacion va por mal camino?? y si en ves de que la bazse sea 0 1 sea otra?? y que todo lo que se hace en el mundo ( computacional) esta relacionado con esta base.. existira alguna otra forma de cambiar esta base. que la comptuacion no sea de 1 y 0 si no que sea de otra manera ,

    puede que algun ser de otro mundo tenga la respuesta.

    • #7 y cual seria esa base segun tu? 6 o que? 666… A mi parecer este articulo esta mucho mejor que los que he leído en otros sitios. Simplemente excelente. Creo que el ser humano esta bien encaminado en esta ciencia. Y hablando de otra cosa, lastima que a pesar de que existen otras tecnologías en pro de la conservación del medio ambiente, estas no se apliquen.

  5. Me ha encantado el artículo. Este es el tipo de noticias que deberían sustituir muchísimas páginas de diarios y periódicos, con ese toque bloguero que es con elque la gente se identifica más, y oye!!! hasta puedo comentarte que me ha molao el artículo! XD.
    Nada, gracias por la news, muy interesante.

    http://www.aeamundo.com mi blog 😀 te haré una referencia allí si no te importa!!!

  6. #3 #12 "UNA PREGUNTA INOCENTE". (no tiene que ver con este blog)
    Si la nanotecnologia, nos permitira crear robots a escala de nano (ejemplo, un nanorobot que sera un puntito casi invisible a comparacion de un globulo rojo). Y todo esto nos llevara a curar las enfermedades antes de que lleguen a aparecer (programa Ares, nanotecnologia)(EL DOCUMENTAL ES INCREIBLE).
    Si has leido con atencion y ademas has visto el documental,estaras en disposicion de contestarme mas acertadamente a esta pregunta/s.
    ¿podrian crear nanorobots que viajaran por el aire utilizando energia solar? ¿a que nos podria llevar eso en malas manos? podriamos estar completamente vijilados.
    Gracias,y un saludo a todos los que os interesa la ciencia.

  7. @ Kir, JAJAJAJJAJAJAJAJAJA! excelente nota y sentido del humor!!
    Y con respecto al tema pienso que es Qubitmente increible!!!

    Saludos NeoTeo. CC³.

  8. Se a designado por la real academia española a la Q como la letra mas usada por el proximo siglo jajajaja, sera esta la era atomica??? comprenderemos los misterios del universo o esto es solo la caja de pandora que desatara quantumiosos problemas sobre la raza humana…. el hombre alguna vez quedara satisfecho aun si alcanza el infinito???????????

  9. Increible… las miles de formas en las que se puede aplicar este nuevo sistema cuantico son inunerables… Creo que cuando llegue ese dia no solo revolucionara la la computacion si no el mundo entero.. la forma de pensar en grande y siempre a la velocidad de la luz.. wow.

  10. " Dentro del cristal el electrón es más de un millón de veces mayor que el núcleo"… No se supone que el electrón es significativamente menos masivo que un nucleo atómico???

  11. hey se les olvido mencionar ke el qubit va de la mano
    con la teleportacion quantica..donde el translado de informacion
    sera instantaneo y absoluto..tambien sera algo muy dificil
    para esos tipos ke roban informacion ke se traslada en la red
    ya ke esta nueva tecnologia nos brindara con el principiod de incertidumbre
    osea ke si un solo foton llega a cruzarse en el camino todos se destruye y lo hace incapaz de desifrar en pokas palabras no habra intrusos viendo lo ke le enviamos a otra persona

    • En un articulo vi que unos estudiantes habían logrado reproducir el foton en lugar de interceptarlo y el emisor no se daba cuenta de lo acontecido, mientras que en otro foton se analizaba #20

  12. Muy interesante el artículo, parece un futuro prometedor..
    Sin embargo algo me llama poderosamente la atención..
    convengamos que un procesador de alta gama en estos días consume alrededor de 100W
    Entonces cuanta energía consumiría la máquina que hace funcionara a los qubits??
    Creo que haría falta una Represa Hidroeléctrica para mover ese Kilo de ORO de qubits =P
    Nose que creen.. ¿?

  13. Mi pregunta es la memoria humana trabaja como memoria medida en bits o en Qubitz. Es decir trabaja con impulsos eléctricos encendidos o apagados discretos y/o simultáneamente (cuánticos)

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