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La Computación Cuántica Asoma la Cabeza

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La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos. Una misma tarea puede tener diferente complejidad en computación clásica y en computación cuántica, lo que ha dado lugar a una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Mientras un computador clásico equivale a una máquina de turing, un computador cuántico equivale a una máquina de turing indeterminista.

La empresa canadiense D-Wave System presentó el 13 de febrero de 2007 en Silicon Valley, una primera computadora cuántica comercial de 16-qubits de propósito general; luego la misma compañía admitió que tal máquina llamada Orion no es realmente una Computadora Cuántica, sino una clase de máquina de propósito general que usa algo de mecánica cuántica para resolver problemas. El aumento en la capacidad de los procesadores y otros circuitos integrados (como las memorias RAM) se consigue mediante la miniaturización. Si se reduce el tamaño de los circuitos se pueden introducir más elementos y la distancia entre transistores es más pequeña, con lo que aumenta la velocidad. El problema surge al acercarse al tamaño del átomo.

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En este mundo en miniatura comienzan a tener importancia las leyes de la física cuántica, según las cuales el comportamiento de los electrones es probabilístico. Algo muy difícil de controlar para los ingenieros, a los que no les gusta encontrar un 0 donde debería haber un 1. Sin hablar de las dificultades que presenta manipular átomos.

Para entender mejor el problema conviene conocer cómo se fabrican los circuitos integrados. En el interior de un chip, esa pastilla de plástico negro con patas metálicas, hay una lámina de silicio del tamaño de una uña. Si se pone bajo un microscopio aparece lo que podría ser una ciudad en miniatura: bloques y pistas que no son otra cosa que transistores y cables conductores, los elementos básicos de un circuito.

Todos los componentes del circuito integrado se imprimen literalmente sobre la diminuta lámina de silicio con una técnica fotográfica. Es algo parecido a la serigrafía, pero con una precisión mucho mayor.

Con la tecnología actual se fabrican pistas conductoras de 0,18 micras, es decir, 500 veces más delgadas que un cabello humano. El radio del átomo es solo unas 1000 veces menor. Las capas de aislante que las separan pueden tener un espesor de cuatro o cinco átomos.

El siguiente paso es crear pistas conductoras de 0,10 micras, con lo que los transistores tendrían apenas 100 átomos cada uno. Esto es lo que la ley de Moore predice para dentro de cuatro o cinco años. Más allá, las limitaciones parecen insuperables.

El Computador molecular no es un concepto nuevo, desde que se empezó a conocer la mecánica de funcionamiento de las proteínas y encimas, se comenzó a especular con la idea de utilizar cadenas de moléculas como medio de almacenamiento de información interpretable por otras cadenas orgánicas que pudiesen procesarla. Richard Feynman (premio Nobel de física), ya propuso durante la década de los cincuenta la idea del computador molecular, aunque hasta la década de los noventa no se realizaron los primeros experimentos prácticos.

Leonard Adleman, entre otros méritos, fue el primero en conseguir realizar cálculos matemáticos con moléculas de ADN dentro de un medio controlado. El experimento realizado (presentado el 11 de Noviembre de 1994 en la revista Science), demostró además el enorme potencial que podría desarrollar un computador molecular.

Más Información | Computadoras biomoleculares Más Información | Los límites del silicio

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