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54 Sociedad VIERNES 18 3 2005 ABC Ciencia IGNACIO CIRAC Director del departamento de Física Teórica del Instituto Max Planck Los ordenadores cuánticos abrirán las puertas a logros que hoy son imposibles ¿Qué es la computación cuántica? -Es una forma de procesar información, como hacen los ordenadores actuales, pero según las reglas de un mundo microscópico, donde las leyes normales de la física no funcionan. Las leyes de la mecánica cuántica tienen paradojas y se refieren a fenómenos muy extraños. La computación cuántica utiliza estos fenómenos extraños para hacer cosas que los computadores actuales no pueden hacer. ¿Cómo se consigue que esos fenómenos extraños (como que un objeto esté en varios lugares a la vez) tengan una aplicación práctica? -En el mundo de la mecánica cuántica puede suceder que dos objetos, o tres, o cuatro, estén en el mismo sitio al mismo tiempo. Un ordenador puede aprovechar esta característica, que se llama superposición, y que nos permite a nosotros también hacer muchas cosas a la vez. Ahora bien, para construir un computador cuántico debemos cumplir una serie de requisitos, y aún no podemos. ¿Qué requisitos son esos? -En primer lugar, hay que ser capaces de controlar y de dominar el mundo microscópico, el mundo atómico. Hay que ser capaces de coger átomos y colocarlos en lugares concretos... Y esto, que es muy fácil de decir, en la práctica es muy difícil de conseguir. En un puño de aire, que parece vacío, hay en realidad 10 elevado a 23 (un uno seguido de 23 ceros) átomos. Quitarlos todos y dejar sólo uno, o dos, es algo complicado. Ese vacío ya se consigue, pero sólo durante un tiempo. ¿Funciona ya algún ordenador cuántico? -Sí, pero es muy pequeño y casi completamente inútil. Apenas si tiene cuatro o cinco átomos. Cuanto mayor quieres hacer tu ordenador, más átomos debes ser capaz de controlar. ¿Qué es un qbit -Es la unidad de información cuántica. De la misma forma que un bit es la unidad de información clásica (cualquier información, una palabra, se puede almacenar en ceros y unos, que son bits) las propiedades y estados cuánticos se almacenan en qbits que son sistemas físicos que pueden estar en la situación cero o en la situación uno pero también en cualquier otra situación intermedia. Eso es lo que marca la diferencia. Luego la idea de un computador cuántico pasa por almacenar y manipular qbits que permiten hacer cálculos que con los bits de siempre no se puede. ¿Por ejemplo? -Por ejemplo, se podría descifrar en Pasó por Madrid para dar una conferencia en el ciclo organizado por la Fundación Santander Central Hispano. Es una de las máximas autoridades mundiales en computación cuántica TEXTO: JOSÉ MANUEL NIEVES FOTO: JULIÁN DE DOMINGO minutos cualquier mensaje codificado, o realizar cálculos que nunca, por mucho que avancen, se podrán hacer con ordenadores convencionales. El mundo dejaría de tener secretos... -Aparte de esta capacidad, ¿sirve un ordenador cuántico para lo mismo que uno convencional? -El ordenador cuántico incluye al ordenador clásico. Y servirá para lo mismo que un ordenador clásico, con la diferencia de que algunas cosas las hará infinitamente mejor. Es lo mismo, pero con superposiciones. Si no se utilizan superposiciones se convierte en un ordenador clásico, pero si uno es capaz de usar superposiciones, entonces la cosa cambia mucho. ¿Cómo sería, físicamente, un ordenador cuántico? -Pues no tengo ni idea. Ahora mismo hay varios sistemas físicos en los que se está intentando hacer funcionar un ordenador cuántico. Si me hubiera hecho la misma pregunta en 1940, cuando se construyeron las primeras computadoras, le habría dicho que un ordenador sería un edificio entero lleno de bombillas... -La miniaturización de los transistores y de los chips convencionales es tal que están en el límite del reino atómico, es decir, en el borde mismo de ese mundo de partículas del que usted habla... -Es cierto. Los que trabajamos en computación cuántica sabemos que llegará un momento en el que los ordenadores, los actuales, alcanzarán el límite cuántico. Cuando esto suceda, la computación entrará en un mundo en el que no existen propiedades concretas ni certezas, sino probabilidades e incertidumbres. Cosas que, aunque cueste creerlo, harán que los ordenadores funcionen mucho mejor, y que permitirán logros hoy imposibles. ¿Por qué, por ejemplo en criptografía, es millones de veces más rápido un ordenador cuántico que uno normal? -Porque puede utilizar superposiciones. Donde un bit normal sólo tiene dos respuestas posibles (cero o uno) un qbit tiene infinitas respuestas posibles que están entre el estado cero y el estado uno ¿Y cómo se materializa eso en la práctica? -Imagine que hay un mensaje que queremos descifrar. Con un ordenados clásico habría que realizar tal número de cálculos que se tardaría mil veces la edad del universo en terminar. Lo mismo sucede si se quiere factorizar un número, es decir, encontrar sus factores primos. Ni siquiera usando todos los ordenadores de la Tierra juntos se podría factorizar una cifra de más de doscientos dígitos. Un ordenador cuántico, sin embargo, haría esa tarea en minutos. ¿Qué ventajas tiene la computación cuántica con respecto a otras que se están experimentando, como la biológica o la óptica? -Todos estos métodos que cita están basados en las leyes de la mecánica clásica y lo que consiguen al final es que la computación sea más rápida. La computación cuántica está en otra liga diferente. No sólo es más rápida, sino que sigue otras leyes del juego. Entonces, permite hacer cosas que con nuestras reglas, por mucho que mejoren los ordenadores, nunca serán posibles. ¿Cuándo estarán disponibles los primeros ordenadores cuánticos? -Faltan décadas. Primero llegará la simulación cuántica. Con ordenadores pequeños, de unos 200 qbits ya se puede hacer simulación de materiales. Y esto creo que llegará pronto. Para un computador cuántico que sustituya al que tenemos encima de la mesa pueden pasar incluso siglos. Un ordenador cuántico tipo debería tener cerca de un millón de qbits ¿Por qué vale la pena dedicarse a la computación cuántica hoy? -Si sólo trabajásemos en cosas que la sociedad pudiera usar en los próximos cinco años, entonces no tendríamos televisores, ni ordenadores, ni hospitales... Hay que hacer investigación básica. Y a mi es lo que me divierte, mucho más que ver un producto final.