Información para la computación cuántica

Disponible en:Medellín18 nov. 2020

Agencia de Noticias UPB – Medellín. En el marco de la Escuela de Verano 2020: Sociedad 5.0, se llevó a cabo la conferencia Información para la computación cuántica, dictada por David DiVincenzo, uno de los 8 invitados internacionales de la Escuela de Verano este año. El espacio fue moderado por el jefe del centro de ciencia básica de la UPB, Diego Alejandro Muñoz, quien expresó que DiVincenzo fue de los precursores de la investigación cuántica y actualmente es uno de los líderes en el tema. 

 
Computación Cuántica
Comenzando el espacio se explicó que actualmente la computación cuántica se apoya en 3 columnas: la mecánica cuántica (es decir, los principios físicos), la computación y las comunicaciones digitales

El doctor DiVincenzo expresó que “cuando estas se unen desde una perspectiva investigativa es posible identificar cómo se forman los principios de esta nueva ciencia: el pensamiento cuántico de la información”. 

DiVincenzo es doctor en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pennsylvania, con postdoctorado de la Universidad de Cornell. Actualmente se desempeña como director del Instituto de Nanoelectrónica Teórica (PGI-2) Forschungszentrum Jülich, codirector del Jülich Aachen Research Alliance de Información Cuántica; catedrático del Instituto de Información Cuántica de la Universidad RWTH Aachen y de la Universidad Técnica de Delft; editor asociado de la revista científica estadounidense Reviews of Modern Physics y miembro de la American Physical Society.

Durante su conferencia, abordó 3 puntos principales para brindar una perspectiva general del pensamiento y la computación cuántica, el foco de su investigación durante toda su carrera. Expuso una perspectiva histórica con las ideas y los fundamentos principales de la computación cuántica. También mencionó alguno de los principios teóricos más importantes: la teoría cuántica como software o plataforma para la informática. Finalmente habló de la perspectiva más allá de la ley de Moore y los avances en la construcción de computadores cuánticos de estado sólido.

 
Conferencia

Uno de los predecesores más importantes en este tema es Richard Feynman, quien desarrolló la teoría electrodinámica en el reino cuántico y desde 1959 se relacionó con la Ley de Moore, que consiste en la observación que los elementos básicos de los computadores (como los transistores) se harían cada vez más pequeños, diciendo que se reducirían hasta llegar al tamaño de los átomos. Feynman previno que cuando llegaran a este punto las leyes básicas de los computadores cambiarían y se relacionarían con la mecánica cuántica. De esta manera también se ve un acercamiento con los principios de la nanotecnología. DiVincenzo expresó que durante los siguientes 50 años se continuó con el desarrollo de la Ley de Moore.

Otro de los investigadores importantes que mencionó fue Rolf Landauer, quien entendió de manera trascendental que debía haber un mejor entendimiento de la información y buscar una realidad física para la misma. También tuvo en cuenta los aportes de investigadores de la antigua Unión Soviética, como Yury Manin, quien fue un contribuyente temprano desde la perspectiva de la informática; además, mencionó a Alexander Holevo, quien buscaba relacionar la mecánica cuántica con la información: la comunicación por medio de fotones únicos, por ejemplo. Steve Wiesner y Charlie Bennet también fueron dos investigadores muy importantes, pues fueron los primeros en intentar poner en práctica los principios de la mecánica cuántica, desarrollando la idea de “dinero cuántico”.

 
Principios cuánticos

El profesor DiVincenzo también esbozó algunos principios de la computación cuántica, intentando hacerlo ameno para el público. De la misma manera que para la informática el concepto más básico es el bit, para la computación cuántica es la qubit, pues más allá de generar la información binaria tradicional, se establece como una unidad de información que funciona como onda y realiza un proceso llamado “tunneling”. Este se constituiría como uno de los nuevos atributos de la unidad mínima de información de la computación cuántica; además, al funcionar con cargas lleva al nivel de electrones únicos. 

Hoy en día se habla de qubits súper conductores, “es algo que tiene que ver con partículas y pozos potenciales, pero eso es un poco más abstracto”. Han logrado grandez avances en el desarrollo de computadores cuánticos, pero deben ser sometidos a grandes procedimientos de control. DiVicenzo expresa que es importante tener en cuenta “las ideas sobre la teoría cuántica como plataforma para la informática”, pues si bien es una teoría matemática, es un software para realizar tareas informáticas. 

Es aquí donde cobran gran importancia los avaneces en el desarrollo de procesadores sólidos de estado cuántico, la consolidación de una propia Ley de Moore, la diagramación de estructuras multiqubit (considerando que los qubit tienen electrones, conductores y resonadores). De esta manera los chips pueden tener buen sustrato para ejecutar algoritmos cuánticos.

El doctor DiVincenzo concluyó que, como es evidente en los desarrollos de esta tecnología desde Richard Feynman:

Hace muchos años se entendió que la computación cuántica era un software y durante los últimos 20 años se ha intentado construir el hardware o la plataforma adecuada para correr este software y pienso que estamos a mitad de camino”.

Sin embargo, también hizo la aclaración que esto depende de las innovaciones en el laboratorio (que combinan la física y la ingeniería), así que no se sabe con certeza si llegar a un computador cuántico grande va a tomar 10, 20 años o más.

Por Ana Isabel Gómez Molina. Agencia de Noticias UPB.

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