¿Qubit? De qué está hecha la ciencia ficción

¿No fue? ¿No hace apenas unos años que la CPU más rápida que existía era la Intel Pentium 233MMX?

Ahora puedes comprar el Intel P4 2 Ghz con velocidades que llegarán a finales de este año a 2,5 Ghz +. ¿Alguna vez te preguntaste por qué? Lo sé.

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Creo que he encontrado una respuesta, un vínculo que explica por qué las velocidades de los procesadores aumentan y los precios bajan. El futuro está llegando, y para ustedes, súper geeks, podría llegar antes de lo que piensan. Puedo usar una palabra, ?qubit?.

Para aquellos de ustedes que están familiarizados con el término qubit, ¿pueden hacerlo? No esperes. ¿Para otros que están pensando? de que habla???, yo? Te contaré un pequeño secreto.

Computadoras cuánticas. Escuché eso y pensé: ¿verdad? Eso nunca sucederá, al menos no en mi vida. Pero según un artículo de R. Colin Johnson, la NSF (National Science Foundation) ya está buscando un proceso confiable de fabricación de chips.

La NSF ha contribuido con 1.600 millones de dólares y un esfuerzo de cuatro años para crear dicho proceso. Por el momento sólo uno de los principales candidatos a este proceso ha publicado sus rendimientos. De unos 40 intentos, sólo dos o tres ordenadores Quantum funcionaron realmente a temperatura ambiente.

El objetivo es hacer que una computadora cuántica funcione a temperatura ambiente y que sea factible de fabricar para el público. El líder de este proyecto es Paul R. Berger, profesor asociado de ingeniería eléctrica en la Universidad Estatal de Ohio, trabajó en equipo con la ayuda de la Universidad de Illinois. en Urbana-Champaign, la Universidad de Notre Dame, la Universidad de California en Riverside y el Centro de Investigación de la Fuerza Aérea y Naval Laboratorios. ¿Lo hiciste? ¿No crees que una supercomputadora como esta lo haría? No habrá intervenido el gobierno, ¿verdad?

Para aquellos de ustedes que no están familiarizados con lo que es una computadora cuántica, aquí está la suciedad (espero que tengan puesto su sombrero de física).

Las computadoras cuánticas usan un procesador muy parecido a cualquier otra computadora. Excepto que el procesador de esta computadora es lo que ellos llaman un punto cuántico (aquí es donde la información se vuelve espesa).

Un punto cuántico es una pequeña caja de metal o semiconductor que contiene una cantidad bien definida de electrones. ¿Se puede ajustar el número de electrones en un punto cambiando el punto? s ambiente electrostático. Los puntos pueden ser y se han hecho con tamaños que van desde 30 nm (nanómetros) hasta 1 micrón, y se mantienen desde cero. a cientos de electrones (información anterior proporcionada por The Nanoelectronics and Nanocomputing Home ¿Página?).
¿Los puntos cuánticos almacenan información en dominios que son al menos 10 veces más pequeños que los típicamente propuestos para futuras tecnologías de chips de silicio? sólo unos pocos nanómetros cuadrados, que contienen de 50 a 10.000 átomos por bit cuántico almacenado (qubit). ¿Los dispositivos funcionan pasando instantáneamente electrones individuales a través de un aislante sin tomar tiempo para atravesarlo físicamente? un fenómeno llamado “tunelización”, dice R. Colin Johnson.

Hoy en día, aquellos investigadores que están experimentando con sus propios chips cuánticos diseñan, construyen o crean su propio proceso. tecnología sin sacrificar la capacidad de fabricación, buenos rendimientos, funcionamiento a temperatura ambiente, confiabilidad y repetibilidad para talla pequeña.

¿La ?ola de probabilidad? afecta los resultados de la construcción de túneles en puntos cuánticos. Debido a la probabilidad finita de que un electrón pueda aparecer al otro lado de la barrera aislante, la teoría cuántica La mecánica predice que algunos electrones aparecerán en un lado u otro, dependiendo de la corriente. ?¿ambiental? condiciones.

Según la información proporcionada por R. Colin Johnson:

“Además de hacer túneles, cada dominio de tamaño nanométrico puede almacenar un 1 y un 0 simultáneamente en virtud de lo que se llama “superposición” dentro de sus qubits. ¿Superposición? Mantengamos el estado lógico de un qubit nebuloso hasta que se le solicite "informar" sobre un resultado. Por lo tanto, los qubits representan simultáneamente 1 y 0 y, en consecuencia, pueden realizar cálculos que superponen pasos intermedios uno encima del otro en paralelo, solo más tarde seleccionando el resultado final deseado entre múltiples posibles cálculos.
Por ejemplo, la superposición permite que un sumador de 8 qubits realice simultáneamente todas las posibles sumas de 8 bits a todos los valores posibles de 8 bits. Después de la suma, se puede seleccionar un resultado individual entre los 512 resultados posibles que el sumador de qubits superpone entre sí en un único ciclo de máquina. ?
Así que en este punto nos rascamos la cabeza y decimos: "Hugh, ¿y qué?". ¿Cuál es la diferencia entre una PC de escritorio normal y una computadora cuántica?

Bien, las computadoras modernas manipulan información en lo que llamamos unos y ceros en matemáticas binarias. ¿Eso? Es la base fundamental de nuestro mundo informático actual. Los dos bits pueden formar cuatro combinaciones de unos y ceros. En una PC estándar podría tener 8 mil millones de bits, lo que brindará un gran potencial de información.

Una computadora cuántica realiza esta tarea de manera diferente. Un qubit puede alcanzar múltiples estados simultáneamente y cada estado tiene una probabilidad. Cada combinación de unos y ceros requeriría una probabilidad. La cantidad de combinaciones puede crecer como una locura: para n qubits hay 2^n estados diferentes, cada uno con una probabilidad asociada (Quantum).
Un buen ejemplo proviene de Scientific American, que ilustra cómo una computadora moderna y una computadora cuántica encontrarían la combinación correcta para una cerradura:

Tome un candado con 4 números: 0, 1, 2, 3; y cualquier número necesario para desbloquearlo. Una computadora moderna probaría cada número por turno: ¿es correcto el “1”? ¿Es correcto el '2'? Etcétera. Potencialmente probaría los 4 números hasta encontrar el número correcto. Una computadora cuántica probaría varios números al mismo tiempo y obtendría una respuesta única para cada posible respuesta correcta. La computadora moderna promedia n/2 conjeturas, mientras que la computadora cuántica solo necesita la raíz cuadrada de n (Quantum).

Teniendo en cuenta los enormes cálculos que pueden realizar las computadoras cuánticas, las posibilidades parecen ilimitadas. Piense en las posibilidades informáticas en todos los campos del aprendizaje y la creación. El campo médico podría beneficiarse enormemente de la computación cuántica, los médicos podrían explorar el cuerpo humano y experimentar en entornos simulados, lo que haría avanzar enormemente la investigación médica. Incluso tienes la capacidad de calcular la factorización prima de números grandes. La factorización prima es lo que conocemos como algoritmo matemático que la mayoría de las organizaciones utilizan para el cifrado.

Ejemplo de Ben Simpson,
Es muy difícil calcular a la inversa; una computadora moderna podría pasar millones de años intentando realizar los cálculos necesarios, haciendo ridículo cualquier intento de piratería (Quantum). Sin embargo, una computadora cuántica podría completar los cálculos requeridos en menos de un año. ¿Ahora eso? Da un poco de miedo.

En este punto espero haberlo hecho? No te confundí demasiado sobre este tema. En cuanto a mí, ¿puedo? No espere a que aparezcan las computadoras Quantum. Entonces, ¿crees que sería lógico que los fabricantes de CPU se preocuparan? Una vez que salga la computadora Quantum, sus sistemas quedarán obsoletos. Una pregunta sería: ¿Los fabricantes de computadoras también están investigando esta tecnología? Apostaría mi dinero a ello.

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