{"id":127929,"date":"2013-08-20T18:30:34","date_gmt":"2013-08-20T21:30:34","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=127929"},"modified":"2017-03-08T16:50:10","modified_gmt":"2017-03-08T19:50:10","slug":"un-atajo-hacia-la-computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-atajo-hacia-la-computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"Un atajo hacia la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"

\"\"Ana Paula Campos<\/span><\/a>Cuatro equipos internacionales de investigadores crearon, de manera independiente, una calculadora que funciona por medio de las raras propiedades cu\u00e1nticas de la luz. La versi\u00f3n de esta calculadora cu\u00e1ntica construida con la participaci\u00f3n de brasile\u00f1os resuelve, por ejemplo, una operaci\u00f3n matem\u00e1tica despu\u00e9s que miles de tr\u00edos de fotones (part\u00edculas de luz) recorren un peque\u00f1o chip<\/em> de vidrio, del tama\u00f1o de una placa portaobjetos para microscop\u00eda.<\/p>\n

Estos dispositivos forman parte de otro intento por comprobar en forma pr\u00e1ctica que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica dispone de capacidad para superar a la convencional, por ahora, algo s\u00f3lo previsto en forma te\u00f3rica. Las calculadoras fabricadas por esos grupos constituyen lo que en realidad los f\u00edsicos han dado en llamar computadoras cu\u00e1nticas restringidas. Concebidas para realizar un tipo espec\u00edfico de c\u00e1lculo, constituyen una versi\u00f3n simplificada de las anheladas computadoras cu\u00e1nticas universales, que, en principio, podr\u00edan realizar cualquier tipo de operaci\u00f3n matem\u00e1tica. Mientras que estas \u00faltimas tardar\u00e1n d\u00e9cadas en superar el desempe\u00f1o de las computadoras cl\u00e1sicas, los f\u00edsicos creen que, en poco m\u00e1s de 10 a\u00f1os, las computadoras cu\u00e1nticas restringidas realizar\u00e1n c\u00e1lculos imposibles incluso para la m\u00e1s poderosa de las supercomputadoras actuales.<\/p>\n

Los dispositivos proyectados y desarrollados por los cuatro equipos, por el momento, demoran dos semanas para resolver una operaci\u00f3n matem\u00e1tica compleja utilizando matrices que, aunque no sean triviales, cualquier laptop<\/em> com\u00fan resolver\u00eda en segundos. Aunque no impresionan por su velocidad, estos dispositivos est\u00e1n impresionando a los f\u00edsicos porque versiones algo m\u00e1s perfeccionadas podr\u00edan, en breve, desafiar los l\u00edmites de la computaci\u00f3n cl\u00e1sica.<\/p>\n

\u201cEstos son los primeros de una serie de experimentos, concebidos para realizar c\u00e1lculos cada vez m\u00e1s dif\u00edciles de repetir por computadoras comunes\u201d, comenta el f\u00edsico Ernesto Galv\u00e3o, de la Universidad Federal Fluminense, en Niter\u00f3i, R\u00edo de Janeiro. \u00c9l y su alumno de doctorado Daniel Brod colaboraron en el experimento llevado a cabo el a\u00f1o pasado en el laboratorio de los f\u00edsicos Paolo Mataloni y Fabio Sciarrino, de la Universidad Sapienza de Roma, en Italia.<\/p>\n

Las computadoras cu\u00e1nticas aprovechan las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, que rigen el comportamiento de la luz, los \u00e1tomos y las mol\u00e9culas, para ejecutar c\u00e1lculos con una velocidad exponencialmente mayor. Ellas podr\u00edan, por ejemplo, escribir cualquier n\u00famero entero como el producto de una serie de n\u00fameros primos, una operaci\u00f3n conocida como factorizaci\u00f3n. Mientras que a las computadoras actuales les demanda a\u00f1os factorear n\u00fameros grandes, con cientos de d\u00edgitos, una computadora cu\u00e1ntica con suficiente memoria podr\u00eda realizar el c\u00e1lculo en segundos. Pero hasta ahora los f\u00edsicos s\u00f3lo lograron construir computadoras cu\u00e1nticas con memoria suficiente para factorear hasta el n\u00famero 21.<\/p>\n

Disminuci\u00f3n de las expectativas<\/strong>
\nAnte la dificultad para construir computadoras cu\u00e1nticas universales, programables para ejecutar tareas diversas, los f\u00edsicos se han dedicado en los \u00faltimos tiempos a proyectar computadoras cu\u00e1nticas restringidas, que funcionan m\u00e1s como calculadoras que como computadoras.<\/p>\n

\"\"Ana Paula Campos<\/span><\/a>Las computadoras cu\u00e1nticas restringidas que est\u00e1n desarrollando y perfeccionando los cuatro grupos internacionales se basan en una estrategia postulada en 2010 y denominada muestreo bos\u00f3nico. Tal estrategia, presentada en 2010 por el cient\u00edfico de la computaci\u00f3n Scott Aaronson y por el matem\u00e1tico Alex Arkhipov, ambos del Instituto de Tecnolog\u00eda de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, se vale de la dificultad para estimar el comportamiento de fotones recorriendo un circuito \u00f3ptico para realizar una tarea computacional de dif\u00edcil c\u00e1lculo.<\/p>\n

En un circuito que presenta cinco caminos paralelos para los fotones, \u00bfcu\u00e1l es la probabilidad de que tres fotones id\u00e9nticos que ingresen simult\u00e1neamente, cada uno por una entrada diferente, por ejemplo, 1, 2 y 3, salten de una pista a otra y salgan en una secuencia espec\u00edfica, como ser 2, 3 y 5? Para arribar al resultado de ese c\u00e1lculo, hay que ejecutar una operaci\u00f3n matem\u00e1tica con matrices, cuyos n\u00fameros dependen de las propiedades del circuito y del n\u00famero de fotones (vea la infograf\u00eda<\/em><\/a>).<\/p>\n

El d\u00fao del MIT descubri\u00f3 que el tiempo que una computadora convencional emplear\u00eda para realizar el c\u00e1lculo crece exponencialmente a medida que aumenta el n\u00famero de fotones y de pistas del circuito. Para el caso de 30 fotones, por ejemplo, las supercomputadoras probablemente emplear\u00edan horas para calcular el resultado. Con 100 fotones, les demandar\u00eda a\u00f1os.<\/p>\n

El 21 de diciembre de 2012, la fecha en que una profec\u00eda atribuida a los mayas preve\u00eda el apocalipsis, Aaronson bromeaba en su blog<\/em>: \u201cSi el mundo se acaba hoy, al menos no ser\u00e1 sin la demostraci\u00f3n del protocolo de muestreo bos\u00f3nico\u201d. Aquel d\u00eda, la revista Science<\/em> public\u00f3 los resultados de dos experimentos que hab\u00edan implementado su idea, uno conducido por Ian Walmsley, de la Universidad de Oxford, en Inglaterra, y otro encabezado por Andrew White, de la Universidad de Queensland, en Australia. Los resultados logrados por los otros dos equipos \u2012el \u00edtalo-brasile\u00f1o y el de Philip Walther, del Instituto de \u00d3ptica Cu\u00e1ntica e Informaci\u00f3n Cu\u00e1ntica, en Austria\u2012 aparecieron esa misma semana en el sitio web arXiv<\/em>, un repositorio de trabajos cient\u00edficos, y se publicaron el 26 de mayo de este a\u00f1o en la revista Nature Photonics<\/em>.<\/p>\n

Seg\u00fan refiere Galv\u00e3o, el trabajo de su equipo presenta una ventaja que ser\u00e1 importante en experimentos futuros. Mientras que la mayor parte de las propiedades del circuito utilizado por los otros grupos es fija, el chip<\/em> de vidrio construido en el laboratorio del f\u00edsico Roberto Osellane, del Instituto de Fot\u00f3nica y Nanotecnolog\u00eda, en Mil\u00e1n, es flexible. Los investigadores pueden ajustar arbitrariamente las probabilidades de que los fotones salten de una pista del circuito a otra. \u201cSe puede controlar la ruta de los fotones\u201d, explica. \u201cEsto puede ser \u00fatil para la investigaci\u00f3n en \u00f3ptica cu\u00e1ntica en general\u201d.<\/p>\n

Paulo Souto Ribeiro, f\u00edsico experimental experto en \u00f3ptica cu\u00e1ntica de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro, considera razonable el plazo de 10 a\u00f1os para que la velocidad de c\u00e1lculo de los dispositivos que se valen del muestreo bos\u00f3nico sobrepase a la de las computadoras convencionales. \u201cPero se trata de una estimaci\u00f3n bastante incierta\u201d, dice Ribeiro. La raz\u00f3n de ello es que a\u00fan resulta muy dif\u00edcil generar fotones id\u00e9nticos en gran cantidad y controlar la p\u00e9rdida de fotones durante el recorrido en circuitos mayores. Tampoco se sabe si los c\u00e1lculos de muestreo bos\u00f3nico ofrecer\u00edan alguna utilidad pr\u00e1ctica. Ribeiro comenta que se est\u00e1n desarrollando dispositivos similares para simular en un futuro el comportamiento de los electrones en materiales superconductores.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nCRESPI, A. et al<\/em>. Integrated multimode interferometers with arbitrary designs for photonic boson sampling<\/a>. Nature Photonics<\/strong>. Publicado online. 26 de mayo, 2013.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Grupos ensayan estrategia para realizar operaciones en un chip de vidrio","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[103],"class_list":["post-127929","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/127929","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=127929"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/127929\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=127929"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=127929"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=127929"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=127929"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}