Computadoras acuanticas
- 1. UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR” LA DOLOROSA” RED Educativa Diocesana Pimampiro-Imbabura-Ecuador AÑO LECTIVO 2017-2018 NOMBRE: Carla Grijalva Curso: Decimo Fecha: 28/Noviembre/2017 Tema: COMPUTADORAS ACUANTICAS
- 2. COMPUTADOR AS CUANTICASLa computadora cuántica, el "santo grial" de la informática, está a un paso de ser construida.
- 3. Las computadoras cuánticas prometen revolucionar la tecnología informática empleando la mecánica cuántica para procesar y resolver problemas millones de veces más rápido que los dispositivos actuales. Pero su complejidad significa que sólo existen como pequeños prototipos de laboratorio. Hasta ahora. Un grupo internacional de físicos de la Universidad de Sussex, en Reino Unido, publicó los primeros planos para la construcción de una computadora cuántica modular de gran escala con un extraordinario poder de procesamiento. El desarrollo podría conducir a la elaboración de nuevos medicamentos cruciales para la vida, ayudar a resolver insondables problemas científicos y ahondar en los misterios del universo.
- 5. •Por qué IBM te dejará jugar con su computadora cuántica y qué puedes hacer con ella "Hemos producido planos de construcción, un verdadero proyecto para hacer una computadora cuántica a gran escala", dijo a la BBC Winfired Hensinger, profesor de al Universidad de Sussex. El primer paso es la construcción de un dispositivo a pequeña escala, con toda la tecnología relevante a una computadora cuántica, que se llevará a cabo en la universidad dentro de dos años, explicó Hensinger. Luego buscarán socios comerciales para armar una computadora cuántica a gran escala, lo que tomará por lo menos unos diez años por su costo y gran tamaño. "Va a ser inmensa, posiblemente ocupará todo un edificio", reveló el físico. "Construir una computadora cuántica es algo muy difícil pues está en la frontera de la tecnología pero podemos decir que tenemos un plan de construcción realista".
- 6. ¿Cómo funciona? El sistema hace uso de la mecánica cuántica. Es un concepto de la física que establece que las cosas pueden estar en dos lugares al mismo tiempo. "Es algo que no se ve con frecuencia pero en el laboratorio podemos hacer que un átomo esté de dos lugares diferentes al mismo tiempo", explicó Hensinger. En una computadora "clásica" la unidad de información se llama "bit", que puede tener el valor de 1 o 0. Su equivalente cuántico opera con "qubits" o bits cuánticos, lo que quiere decir que pueden tener toda la combinación de valores: 0 0, 0 1, 1 0 y 1 1 al mismo tiempo. Este fenómeno abre el camino para hacer cálculos múltiples simultáneamente. En lugar de hacer un cálculo de progresión lógica, como en una computadora binaria estándar -donde las respuestas son sí o no, o
- 7. EL NÚCLEO DE UN PROTOTIPO DE COMPUTADORA CUÁNTICA CON IONES ATRAPADOS.
- 8. •¿Pueden las computadoras cuánticas llevarnos al oscurantismo digital? Los qubits necesitan ser sincronizados utilizando un efecto cuántico conocido como enredo o entrelazamiento cuántico. Algo que Albert Einstein llamó "acción miedosa a la distancia". Sin embargo, los científicos han tenido problemas construyendo dispositivos de más de 10 o 15 qubits. Las máquinas sufren de un tipo de falla llamada "decoherencia", donde los qubits pierden su ambigüedad y se convierten en unidades sencillas de 1 y 0, un obstáculo técnico en la construcción práctica de las computadoras cuánticas.
- 10. "Si uno se remonta a la época de las primeras computadoras, estas empezaron con decenas de bits. Ese es el estado en que se encuentra el campo de computación cuántica ahora", dice Winfried Hensinger. "Para algunas de las aplicaciones más emocionantes, como la invención de nuevos medicamentos o el entendimiento de la misma estructura de la realidad, el entendimiento del universo, el diseño de nuevos materiales, en lugar de 10 o 15 bits cuánticos, necesito muchos más, tal vez hasta 10 mil millones de bits cuánticos"". El punto de partida de los investigadores fue ¿cómo construir una computadora cuántica a gran escala utilizando la tecnología existente. Su respuesta fue basarse en una variedad de métodos de ciencia aplicada para ensamblar el plano para una computadora cuántica "universal", una que pudiera abordar un elaborado surtido de problemas complejos.
- 11. El plano utiliza átomos cargados, o iones, que son capturados para funcionar como qubits. Este método permite a la computadora operar a temperatura ambiental, contrario al modelo de superconductores, que requiere que todo el sistema se refrigere a muy bajas temperaturas. Las compuertas lógicas son la base de los circuitos que se utilizan para realizar la computaciones en esta computadora cuántica. Una manera de lograrlo es con láseres, lo que implicaría alinear un rayo láser individual sobre cada ión, una perspectiva extremadamente difícil cuando se trata de una gran número de qubits.
- 13. El próximo paso es la construcción de un prototipo de computadora cuántica basada en este diseño, en la Universidad de Sussex. "En el lapso de dos años pensamos que tendremos completo el prototipo que incorpore toda la tecnología que afirmamos en los planos", aseguró Hensinger. "Esto ya no es un estudio académico, de veras tiene toda la ingeniería requerida para construir este tipo de dispositivo". El dispositivo costará entre US$1,5 y US$2,5 millones para construir. Pero el profesor Hensinger estima que una máquina práctica para el mundo real costará decenas de millones y tomará mucho más tiempo en terminar. Sin embargo, auguró: "La vida cambiará completamente. Podremos hacer ciertas cosas que ni siquiera habíamos soñado".
- 14. LA TEORÍA CUÁNTICA, UNA APROXIMACIÓN AL UNIVERSO PROBABLE.
- 15. La Teoría Cuántica es uno de los pilares fundamentales de la Física actual. Recoge un conjunto de nuevas ideas introducidas a lo largo del primer tercio del siglo XX para dar explicación a procesos cuya comprensión se hallaba en conflicto con las concepciones físicas vigentes. Su marco de aplicación se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible.
- 16. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica, en la física de nuevos materiales, en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica, en la criptografía y la computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano. La Teoría Cuántica es una teoría netamente probabilista: describe la probabilidad de que un suceso dado acontezca en un momento determinado, sin especificar cuándo ocurrirá. A diferencia de lo que ocurre en la Física Clásica, en la Teoría Cuántica la probabilidad posee un valor objetivo esencial, y no se halla supeditada al estado de conocimiento del sujeto, sino que, en cierto modo, lo determina. Por Mario Toboso.
- 17. 1900. “Hipótesis cuántica de Planck” (Premio Nobel de Física, 1918). Carácter corpuscular de la radiación. 1905. Einstein (Premio Nobel de Física, 1921) explica el “efecto fotoeléctrico” aplicando la hipótesis de Planck. 1911. Experimentos de Rutherford, que establecen el modelo planetario átomo, con núcleo (protones) y órbitas externas (electrones). 1913. Modelo atómico de Niels Bohr (Premio Nobel de Física, 1922). Tiene en cuenta los resultados de Rutherford, pero añade además la hipótesis cuántica de Planck. Una característica esencial del modelo de Bohr es que los electrones pueden ocupar sólo un conjunto discontinuo de órbitas y niveles de energía. 1923. Arthrur Comptom (Premio Nobel de Física, 1927) presenta una nueva verificación de la hipótesis de Planck, a través de la explicación del efecto que lleva su nombre. CRONOLOGÍA DE LA TEORÍA CUÁNTICA
- 18. 1924. Hipótesis de De Broglie (Premio Nobel de Física, 1929). Asocia a cada partícula material una onda, de manera complementaria a cómo la hipótesis de Planck dota de propiedades corpusculares a la radiación. 1925. Werner Heisenberg (Premio Nobel de Física, 1932) plantea un formalismo matemático que permite calcular las magnitudes experimentales asociadas a los estados cuánticos. 1926. Erwin Schrödinger (Premio Nobel de Física, 1933) plantea la ecuación ondulatoria cuyas soluciones son las ondas postuladas teóricamente por De Broglie en 1924. 1927. V Congreso Solvay de Física, dedicado al tema “Electrones y fotones”. En él se produce el debate entre Einstein y Bohr, como defensores de posturas antagónicas, sobre los problemas interpretativos que plantea la Teoría Cuántica. 1928. Experimentos de difracción de partículas (electrones) que confirman la hipótesis de de Broglie, referente a las propiedades ondulatorias asociadas a las partículas. El fenómeno de difracción es propio de las ondas. 1932. Aparición del trabajo de fundamentación de la Teoría Cuántica elaborado por el matemático Jon von Neumann.
- 19. •Las computadoras actuales utilizan micro procesadores, pero estos tienen un límite y llegarán a un punto en el que no podrán hacerse más pequeños sin que pierdan información. •En la computación tradicional un bit sólo puede tener uno de dos valores (0 o 1). •Pero en la computación cuántica cada bit puede ser 0 y 1 a la vez, lo cual aumenta su capacidad de procesamiento. •Además puede superponer un bit sobre otro (quabits), lo que aumenta aún más las operaciones que puede realizar. •Sin embargo, hasta ahora dichos quabits son frágiles y suelen ser erráticos si comienzan a interactuar entre sí. •La presentación en Dallas mostró que es posible detener esta interacción, lo que haría estable a la computación cuántica. •En el futuro esta tecnología podría reemplazar a la computación tradicional. CARACTERÍSTIC AS
- 20. SUPERPOSICIONES A diferencia de los números uno y cero que utiliza alternativamente la computación digital, las computadoras cuánticas emplean lo que se conoce como superposiciones. Éstas son estados de la materia que pueden ser tanto números cero como números uno al mismo tiempo. Eso significa que una de las ventajas de la computadora cuántica es que es capaz de realizar cálculos en todas sus superposiciones al mismo tiempo. Un qubit no es muy diferente del bit de un ordenador digital, pero si se usan varios la potencia de los qubits supera por mucho a los bits tradicionales. Se cree que una vez que las computadoras cuánticas logren alojar 100 quabits, su uso será extremadamente competitivo. Por eso el anuncio de que se lograrán acumular diez este año es significativo.