Cuántica topológica

En un artículo anterior, comentaba una charla con mi buen amigo Eric, platica que me motivó a publicar dicho artículo sobre computación cuántica pero que lamentablemente por limitaciones del editor de este blog intenté poner las fórmulas como imágenes con un desastroso resultado, sin embargo y en reivindicación a este tema (y no a las fórmulas jejejeje afortunadamente) traigo a cuenta un comentario más sobre este tema, resulta que, en la revista especializada “PC MAGAZINE” en español (revista informática publicada por Televisa) en el número de Septiembre de este año, en la sección “FUTURE TECH” página 65 aparece un artículo cuyo extracto les pongo a continuación (mi buen amigo Eric, recuerda ud. el cuento infantil que termina en Si virginia si existe santa claus, pues bien, si eric si existe santa claus)



“PC MAGAZINE EN ESPAÑOL” Septiembre 2007

FUTURE TECH

Investigamos lo que hay detrás de los nombres más importantes en investigación tecnológica y descubrimos proyectos con la inteligencia suficiente para reinventar la computación contemporánea.



Laboratorios Bell (Bell Labs) Computación Cuántica topológica

LA MAQUINA PERFECTA

Si, todavía estamos esperando una computadora cuántica completa; una máquina que aplique los principios de la física cuántica para alcanzar velocidades de procesamiento que ni siquiera las supercomputadoras actuales sueñan con lograr, Pero en Bell Labs se lleva a cabo un nuevo proyecto de computación cuántica; un método que por fin haga realidad este sueño. “todavía estamos a diez o vente años de distancia de una computadora cuántica” explica Steven Simon de Bell Labs, “pero cada vez nos acercamos más”. (nota del transcriptor, obviamente no han visitado la página del CERN donde hay un proyecto para simular la computadora cuántica a través de software)



La computadora cuántica, propuesta por primera vez a principios de la década de los ochenta por el físico ganador del Nobel, Richard Feynman, es una idea que desafía el sentido común. Mientras las computadoras actuales siguen las reglas de la física clásica que gobierna nuestra vida cotidiana, una computadora cuántica depende de la física considerada como magica, que está relacionada con partículas como los átomos.



En el caso de una computadora clásica, los transistores almacenan bits de información, y cada bit tiene un valor de 0(cero) o 1 (uno). Por ejemplo, si encendemos un transistor, este representa un 1; si lo apagamos será un 0, Con una computadora cuántica, el bit clásico deja su lugar a algo llamado bit cuántico, o qubit. Un qubit no se guarda en un transistor ni en ningún otro sistema clásico, sino en un sistema cuántico, como la rotación del núcleo de un átomo. Un giro “hacia arriba” puede indicar un 1 y un giro “hacia abajo” puede indicar un 0.



El truco consiste en que, gracias al principio de la superposición de la mecánica cuántica, un sistema cuántico puede existir en varios estados al mismo tiempo. En un momento dado, la rotación de un núcleo puede ser hacia arriba y hacia abajo, con valores tanto de 1 como de 0. Si juntamos dos qubits pueden tener cuatro valores en forma simultánea (00, 01, 10, y 11) Esto hace que una computadora cuántica sea exponencialmetne más veloz que el modelo clásico, con una velocidad suficiente para, por ejemplo, violar los algoritmos de codificación más seguros.



Pero hay un problema. Cuando un sistema cuántico interactúa con el mundo clásico, se presenta una descohesión: pierde su habilidad para existir al mismo tiempo en varios estados, y se colapsa a un solo estado, Estos Significa que, al leer un grupo de qubits, se convierten en bits clásicos, capaces de sólo un valor.



Durante los últimos diez años, los investigadores han propuesto diversas maneras de solucionar este problema, y algunos incluso han armado computadoras cuánticas en una escala muy pequeña, pero todavía no conocemos ninguna que realice algo más que las operaciones básicas. Desde hace mucho, Bell Labs es líder en la investigación sobre la computación cuántica; en la actualidad, junto con Microsoft Research y algunos otros laboratorios en todo estados unidos trabaja en un método totalmente nuevo llamada “computación cuántica topológica”.



En términos más sencillos, los investigadores de Bell “amarran” los sistemas cuánticos para formar nudos. “En circunstancias muy exóticas, como una temperatura muy baja y un campo magnético muy alto, tomamos las partículas y movemos unas alrededor de otras, formando nudos en lo que conocemos como la ruta espacio-tiempo”, explica Simon, “si puedes formar el nudo correcto, podrás hacer el cálculo cuántico correcto”.



Estos nudos constituyen una forma magnífica de solucionar el problema de la descohesión. Con una computadora cuántica topológica tu información corresponde a la topología del nudo que formas, y estas topologías no cambian con tanta facilidad como los sistemas cuánticos ordinarios.



Este método va a funcionar? Todavía no lo sabemos, pero estamos seguros de que tiene potencial. “Aún cuando este enfoque está muy atrás de los demás (nadie ha creado un solo qubit), muchos creen que, con el tiempo, llegará a estar en primer lugar; ya que, a diferencia de los otros, evita la descohesión”.