¿Ordenadores cuánticos?

Ya se trabaja en un nuevo concepto de computación, que probablemente en pocas décadas dará lugar a los "ordenadores cuánticos".

Este novedoso concepto de ordenador estaría basado en las leyes de la física cuántica, lo que significa otro concepto de computación totalmente diferente al actual.

La física cuántica surgió a principios del siglo XX, como respuesta ante la imposibilidad de explicar ciertos fenómenos mediante la física clásica (newtoniana).

Se considera al físico alemán Max Planck como su fundador (obtuvo por ello en Premio Nobel de Física en 1918). Éste, ante la imposibilidad de explicar los fenómenos de emisión y absorción de radiación electromagnética por los cuerpos mediante las ecuaciones de la física clásica (los resultados teóricos no coincidían con la realidad medida), propuso que este tipo de radiación no era continua, sino que se emitía "a saltos", es decir, en forma de lo que denominó "cuantos" (quantum, trozo).

De este modo, la luz y la energía se transmitirían de forma discontinua, pero siguiendo un patrón constante, que viene definido por una constante estadística, la constante de Planck.

Esta teoría de Planck fue corroborada por Einstein en su "teoría del efecto fotoeléctrico", donde propone que la luz, en determinadas circunstancias, se comporta como si estuviera formada por partículas independientes, los cuantos de luz o "fotones". Albert Einstein recibió el Premio Nobel de Física en 1921 por esta teoría.

     

En consecuencia, un cuanto sería la cantidad mínima de energía que una partícula incorpora o expulsa cuando absorbe o emite radiación.

La aplicación más exitosa de la física cuántica a la Biología ha sido la interpretación del modo en que la clorofila es activada cuando recibe un fotón de luz y desencadena las reacciones electroquímicas de los fotosistemas.

La computación cuántica sustituiría a la tradicional en el momento en que los chips fuesen tan pequeños que ya no funcionarían. Este nuevo concepto estaría basado en el comportamiento que tendrían los electrones en nanomateriales (materiales extremadamente pequeños), donde los espacios que deben recorrer los electrones son tan pequeños que el comportamiento de estos ya no se ajustaría a las leyes de la mecánica clásica, sino de la cuántica.

Prototipo de ordenador cuántico sencillo

Así, un ordenador de este tipo funcionaría mediante cuantos, en lugar de voltajes eléctricos, como los actuales. Como consecuencia de ello, el concepto de "bit", que sólo puede tomar dos valores, 1 ó 0, según haya corriente o no, quedaría sustituido por el de "qubit" (quantum-bit), en el que es posible la coexistencia de los valores 1 y 0 al mismo tiempo, ya que se basa en el estado energético en que se encuentra un electrón y los dos estados, de alta y baja energía, se pueden superponer. Por tanto, un qubit puede representar 4 valores (00,01,10,11), en lugar de los 2 tradicionales, lo que significa multiplicar tanto la capacidad de cálculo como la rapidez de estos futuros ordenadores, en espacios tremendamente reducidos, además de la posibilidad de realizar procesamientos paralelos al mismo tiempo.

Sin embargo, todos estos conceptos teóricos aún no han sido desarrollados tecnológicamente con éxito, pues los científicos se encuentran con inconvenientes importantes a la hora de conseguir un sistema complejo que funcione y que hasta la fecha no han sido resueltos.

Se han diseñado prototipos elementales muy sencillos (foto), pero hasta la fecha no es posible producir sistemas que tengan una utilidad real.

El científico español Juan Ignacio Cirac, director del departamento de óptica cuántica del Instituto Max Planck de Alemania y premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica en 2006, es uno de los referentes internacionales en este campo de investigación, que acabará revolucionando completamente el mundo informático.

Video explicativo sobre la computación cuántica.