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Charla «La fuerte apuesta para lograr que las computadoras cuánticas funcionen – Chiara Decaroli» de TED-Ed en español.
Vea la lección completa en: https://ed.ted.com/lessons/the-high-stakes-race-to-make-quantum-computers-work-chiara-decaroli
Las computadoras cuánticas podrían finalmente superar los límites de cálculo de las computadoras clásicas. Se basan en el comportamiento de las partículas atómicas y subatómicas, cuyos estados cuánticos son increíblemente frágiles y fácilmente destruibles, por lo que esta tecnología sigue siendo en gran medida teórica. ¿Cómo funcionarían las computadoras cuánticas? Y ¿son realmente posibles? Chiara Decaroli lo investiga.
Lección por Chiara Decaroli, dirigida por Artrake Studios.
- Autor/a de la charla: Chiara Decaroli
- Fecha de grabación: 2019-08-13
- Fecha de publicación: 2019-08-13
- Duración de «La fuerte apuesta para lograr que las computadoras cuánticas funcionen – Chiara Decaroli»: 303 segundos
Traducción de «La fuerte apuesta para lograr que las computadoras cuánticas funcionen – Chiara Decaroli» en español.
El contenido de este cilindro metálico podría, o bien, revolucionar la tecnología o ser completamente inútil, todo depende de si podemos aprovechar la extraña física de la materia a escalas muy, muy pequeñas.
Para tener la oportunidad de hacerlo, debemos controlar el entorno de forma precisa: el ancho del tablero y las patas protegen de la vibración de las pisadas, los ascensores cercanos, y el abrir y cerrar de puertas.
El cilindro es una cámara de vacío, sin ninguno de los gases del aire.
Dentro de la cámara de vacío hay un pequeño compartimiento, extremadamente frío accesible por pequeños rayos láser.
Dentro hay partículas ultrasensibles que componen la computadora cuántica.
¿Qué hace que estas partículas merezcan el esfuerzo? En teoría, las computadoras cuánticas podrían superar los límites de las computadoras clásicas.
Las computadoras clásicas procesan los datos en forma de bits.
Cada bit puede cambiar entre dos estados marcados como 0 y 1.
Una computadora cuántica usa algo denominado cúbit, que puede cambiar entre 0, 1 y lo que se llama una superposición.
Si el cúbit está en su superposición, contiene mucha más información que un 1 o un 0.
Puedes pensar en estas posiciones como puntos en una esfera: los polos norte y sur de la esfera representan el 1 y el 0.
Un bit solo puede cambiar entre estos dos polos, pero cuando un cúbit está en superposición, puede estar en cualquier punto de la esfera.
No podemos localizarlo exactamente…
en el momento que lo leemos, el cúbit se convierte en un 0 o un 1.
A pesar de que no podemos observar el cúbit en su superposición, podemos manipularlo para realizar operaciones concretas en ese estado.
A medida que el problema se complica, una computadora clásica necesita más bits para resolverlo, mientras que una computadora cuántica podrá teóricamente manejar problemas cada vez más complicados sin requerir tantos más cúbits como una computadora clásica bits.
Las propiedades únicas de las computadoras cuánticas son el resultado del comportamiento de partículas atómicas y subatómicas.
Estas partículas tienen estados cuánticos, que correspondan al estado del cúbit.
Los estados cuánticos son muy frágiles, fácilmente destruibles por temperatura o fluctuaciones de presión, campos electromagnéticos perdidos, y colisiones con partículas cercanas.
Por eso las computadoras cuánticas necesitan una configuración tan elaborada.
También por eso, por ahora, el poder de las computadoras cuánticas sigue siendo en gran medida teórico.
Por ahora, solo podemos controlar pocos cúbits en el mismo lugar al mismo tiempo.
Hay dos componentes clave involucrados en la gestión efectiva de estados cuánticos volubles: los tipos de partículas que usa una computadora cuántica, y cómo manipula esas partículas.
Por ahora, hay dos enfoques principales: trampa de iones y cúbits superconductores.
Una computadora cuántica de trampa de iones utiliza iones como partículas y los manipula con láseres.
Los iones se alojan en una trampa hecha de campos eléctricos.
Las entradas de los láseres dicen a los iones qué operación hacer haciendo que el estado del cúbit gire en la esfera.
Para usar un ejemplo simplificado, los láseres pueden plantear la pregunta: ¿Cuáles son los factores primos de 15? En respuesta, los iones pueden liberar fotones: el estado del cúbit determina si el ion emite protones y cuántos protones emite.
Un sistema de imágenes recolecta esos fotones y los procesa para revelar la respuesta: 3 y 5.
Las computadoras cuánticas de cúbit superconductores hacen lo mismo de diferente manera usando un chip con circuitos eléctricos en lugar que con una trampa de iones.
Los estados de cada circuito eléctrico traducen el estado del cúbit.
Pueden ser manipulados con entradas de electricidad en forma de microondas.
Así que, los cúbits provienen de iones o circuitos eléctricos, actuando o por láseres o por microondas.
Cada enfoque tiene ventajas y desventajas.
Los iones pueden ser manipulados de forma muy precisa y permanecen un largo tiempo, pero al añadir más iones a la trampa, cada vez se hace más difícil controlar cada uno con precisión.
Aún no podemos contener suficientes iones en una trampa como para hacer cálculos avanzados, pero una posible solución podría ser conectar muchas trampas pequeñas que se comuniquen entre ellas a través de fotones, en lugar de tratar de crear una trampa grande.
Los circuitos superconductores hacen que las operaciones sean más rápidas que con iones atrapados y es más fácil aumentar el número de circuitos en una computadora que el número de iones.
Pero los circuitos son también más frágiles y tienen una vida útil más corta.
Y a medida que avancen las computadoras cuánticas seguirán estando sujetas a las restricciones del entorno necesarias para preservar los estados cuánticos Pero a pesar de todos estos obstáculos, ya hemos logrado hacer cálculos en un reino al que no podemos entrar o ni siquiera observar.
https://www.ted.com/talks/chiara_decaroli_the_high_stakes_race_to_make_quantum_computers_work/