Un equipo internacional de físicos ha encontrado un importante algoritmo que le faltaba a los ordenadores cuánticos: la versión cuántica del algoritmo de Metropolis, que toma su nombre de su creador, Nicholas Metropolis. Este descubrimiento, publicado en la revista Nature, permitirá a los futuros ordenadores cuánticos simular la naturaleza con una precisión y eficacia inigualables por los ordenadores convencionales.
La versión cuántica del algoritmo de Metropolis se utiliza generalmente para resolver problemas de optimización en la industria. Su versión cuántica permitirá predecir el comportamiento de todo sistema físico regido por las leyes de la mecánica cuántica.
Los expertos anticipan ya numerosas aplicaciones de este nuevo algoritmo: nuevos medicamentos y materiales químicos para el estudio del comportamiento de algunas moléculas. Asimismo, podrá servir para el descubrimiento de nuevas partículas para sistemas de alta energía e incluso para aumentar la temperatura de uso de los materiales supraconductores. El nuevo algoritmo también ayudará a preparar al ordenador cuántico a hacer simulaciones.
Computación cuántica
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 unamaquina de Turing , un computador cuántico equivale a una máquina de Turing.
A medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en el mismo espacio; así se fabrican microchips cada vez más pequeños, y es que, cuanto más pequeño es, mayor velocidad de proceso alcanza el chip.Sin embargo, no podemos hacer los chips infinitamente pequeños. Hay un límite en el cual dejan de funcionar correctamente. Cuando se llega a la escala de nanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular. A esto se le llama efecto tunel.
La idea de computación cuántica surge en 1981, cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el entorno de la computación. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuanto.
En la computación digital, un bit sólo puede tomar dos valores: 0 ó 1. En cambio, en la computación cuántica, intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 0 y 1 a la vez . Eso permite que se puedan realizar varias operaciones a la vez, según el número de qubits.
Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, que causa la pérdida del caracter unitario (y, más específicamente, la reversibilidad) de los pasos del algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación transversal (en la terminología usada en la tecnología de resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia magnética) está típicamente entre nanosegundos y segundos, a temperaturas bajas. Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, de forma que cualquier operación debe ser completada en un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. Si la tasa de error es lo bastante baja, es posible usar eficazmente la corrección de errores cuánticos, con lo cual sí serían posibles tiempos de cálculo más largos que el tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10-4, por debajo de la cual se supone que sería posible la aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos.
CONDICIONES:
El sistema ha de poder inicializarse, esto es, llevarse a un estado de partida conocido y controlado.
Ha de ser posible hacer manipulaciones a los qubits de forma controlada, con un conjunto de operaciones que forme unconjunto universal de prubas logicas (para poder reproducir cualquier otra puerta lógica posible).
El sistema ha de mantener su coherencia cuántica lo largo del experimento.
Ha de poder leerse el estado final del sistema, tras el cálculo.
El sistema ha de ser escalable: tiene que haber una forma definida de aumentar el número de qubits, para tratar con problemas de mayor coste computacional.
A medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en el mismo espacio; así se fabrican microchips cada vez más pequeños, y es que, cuanto más pequeño es, mayor velocidad de proceso alcanza el chip.Sin embargo, no podemos hacer los chips infinitamente pequeños. Hay un límite en el cual dejan de funcionar correctamente. Cuando se llega a la escala de nanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular. A esto se le llama efecto tunel.
La idea de computación cuántica surge en 1981, cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyes cuánticas en el entorno de la computación. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuanto.
En la computación digital, un bit sólo puede tomar dos valores: 0 ó 1. En cambio, en la computación cuántica, intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 0 y 1 a la vez . Eso permite que se puedan realizar varias operaciones a la vez, según el número de qubits.
Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, que causa la pérdida del caracter unitario (y, más específicamente, la reversibilidad) de los pasos del algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación transversal (en la terminología usada en la tecnología de resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia magnética) está típicamente entre nanosegundos y segundos, a temperaturas bajas. Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, de forma que cualquier operación debe ser completada en un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. Si la tasa de error es lo bastante baja, es posible usar eficazmente la corrección de errores cuánticos, con lo cual sí serían posibles tiempos de cálculo más largos que el tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10-4, por debajo de la cual se supone que sería posible la aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos.
CONDICIONES:
El sistema ha de poder inicializarse, esto es, llevarse a un estado de partida conocido y controlado.
Ha de ser posible hacer manipulaciones a los qubits de forma controlada, con un conjunto de operaciones que forme unconjunto universal de prubas logicas (para poder reproducir cualquier otra puerta lógica posible).
El sistema ha de mantener su coherencia cuántica lo largo del experimento.
Ha de poder leerse el estado final del sistema, tras el cálculo.
El sistema ha de ser escalable: tiene que haber una forma definida de aumentar el número de qubits, para tratar con problemas de mayor coste computacional.
24 de marzo de 2011
Importante avance de la COMPUTACIÓN CUÁNTICA
Hace diez años un equipo de físicos de la Universidad de Stanford e IBM sorprendió al mundo al revelar que había construido un ordenador capaz de utilizar las extrañas reglas de la mecánica cuántica para procesar la información. Una década después, este campo de la informática en el que no parecen haberse producido avances espectaculares, vuelve a ser noticia gracias a una máquina de resonancia magnética con un cabezal del tamaño de un alfiler, capaz de “operar” con átomos de nitrógeno incrustados en diamante.
Aquel ordenador pudo realizar esa tarea gracias a que un objeto cuántico -o "qbit"- es capaz de existir en dos estados al mismo tiempo, representando un 0 y 1 simultáneamente. Este tipo de “superposición cuántica” permite que un objeto cuántico pueda operar con 2 bits al mismo tiempo, dos objetos cuánticos lo hagan con cuatro bits de forma simultánea, los siete “qbits” que poseía el ordenador de IBM/Stanford bastan para calcular con 128 bits y así sucesivamente. Se estima que un ordenador cuántico de solo 30 “qbits” sería más potente que cualquier ordenador convencional disponible en la actualidad.
Sin embargo, y a pesar de que la prensa se hizo eco de algunos discretos avances en este campo, en los diez años transcurridos de aquel anuncio ningún laboratorio pudo construir un ordenador cuántico más potente que aquel. El motivo principal detrás de esta falta de avances concretos se encuentra en el corazón mismo del sistema utilizado. En 2001, el equipo trabajó con una técnica basada en la resonancia magnética nuclear, con la que se manipulaban los núcleos atómicos de una molécula de forma independiente. Tal como ocurre cuando un paciente se somete a un análisis utilizando una de estas máquinas, el ordenador cuántico enviaba ondas de radio a los núcleos y luego escuchaba su “eco”. La técnica es bien conocida, y funciona con todo tipo de moléculas, incluidas la acetona, el alcohol, la cafeína y -por supuesto- la elegida por el equipo de IBM/Stanford, un compuesto ferroso llamado perfluorobutadienyl iron.
Colocando juntos varios de estos objetos de forma adecuada, se pueden crear puertas lógicas cuánticas, funcionales gracias a la nueva técnica de resonancia magnética. Grinold asegura que su descubrimiento tiene "interesantes aplicaciones potenciales, que van desde sensibles magnetómetros a nanoescala hasta procesadores de información cuántica escalables." Este avance es fácilmente duplicable en otros laboratorios. Las muestras de nitrógeno en diamante se utilizan desde hace años, y el equipo de resonancia puesto a punto por Grinold es relativamente simple de duplicar. Si a esto le sumamos el hecho de que quien ponga a punto un ordenador cuántico realmente funcional seguramente será un firme candidato a obtener el Premio Nobel de Física, tenemos todos los elementos necesarios para que la carrera hacia la informática cuántica vuelva a ser emocionante.
Aquel ordenador pudo realizar esa tarea gracias a que un objeto cuántico -o "qbit"- es capaz de existir en dos estados al mismo tiempo, representando un 0 y 1 simultáneamente. Este tipo de “superposición cuántica” permite que un objeto cuántico pueda operar con 2 bits al mismo tiempo, dos objetos cuánticos lo hagan con cuatro bits de forma simultánea, los siete “qbits” que poseía el ordenador de IBM/Stanford bastan para calcular con 128 bits y así sucesivamente. Se estima que un ordenador cuántico de solo 30 “qbits” sería más potente que cualquier ordenador convencional disponible en la actualidad.
Sin embargo, y a pesar de que la prensa se hizo eco de algunos discretos avances en este campo, en los diez años transcurridos de aquel anuncio ningún laboratorio pudo construir un ordenador cuántico más potente que aquel. El motivo principal detrás de esta falta de avances concretos se encuentra en el corazón mismo del sistema utilizado. En 2001, el equipo trabajó con una técnica basada en la resonancia magnética nuclear, con la que se manipulaban los núcleos atómicos de una molécula de forma independiente. Tal como ocurre cuando un paciente se somete a un análisis utilizando una de estas máquinas, el ordenador cuántico enviaba ondas de radio a los núcleos y luego escuchaba su “eco”. La técnica es bien conocida, y funciona con todo tipo de moléculas, incluidas la acetona, el alcohol, la cafeína y -por supuesto- la elegida por el equipo de IBM/Stanford, un compuesto ferroso llamado perfluorobutadienyl iron.
Colocando juntos varios de estos objetos de forma adecuada, se pueden crear puertas lógicas cuánticas, funcionales gracias a la nueva técnica de resonancia magnética. Grinold asegura que su descubrimiento tiene "interesantes aplicaciones potenciales, que van desde sensibles magnetómetros a nanoescala hasta procesadores de información cuántica escalables." Este avance es fácilmente duplicable en otros laboratorios. Las muestras de nitrógeno en diamante se utilizan desde hace años, y el equipo de resonancia puesto a punto por Grinold es relativamente simple de duplicar. Si a esto le sumamos el hecho de que quien ponga a punto un ordenador cuántico realmente funcional seguramente será un firme candidato a obtener el Premio Nobel de Física, tenemos todos los elementos necesarios para que la carrera hacia la informática cuántica vuelva a ser emocionante.
23 de marzo de 2011
13 millones de ordenadores esclavos
Trece millones de ordenadores infectados por un virus estaban bajo el control de tres españoles. La Guardia Civil, en una operación conjunta con el FBI y empresas de seguridad informática como Panda Labs, ha desarticulado la botnet Mariposa, la más grande de las redes zombis detectadas hasta hoy, donde miles de equipos actúan como esclavos a las órdenes del que los ha infectado. Por suerte, eran unos aficionados.
Las cifras dan vértigo. Más de 13 millones de ordenadores en realidad direcciones IP, lo que significa que podrían ser muchos más de 190 países habían sido infectados por un caballo de Troya, un tipo de virus que permite controlar el equipo a distancia. Más importante que la extensión geográfica de la red es la calidad de los infectados. Además de los millones de ordenadores domésticos (unos 200.000 en España), también hay equipos de la mitad de las grandes empresas de la lista Fortune, 40 grandes bancos y administraciones públicas de decenas de países. Sólo en el disco duro del ordenador de uno de los detenidos hay información de 800.000 personas.
Por fortuna no habían ido más allá de recopilar la información personal de los infectados. "Se les ha cogido pronto, antes de que conocieran bien las posibilidades de este negocio", razona el director técnico de Panda Labs, Luis Corrons. O quizá sí las conocían: los tres detenidos vivían de lo que ganaban con los equipos esclavos.
Las cifras dan vértigo. Más de 13 millones de ordenadores en realidad direcciones IP, lo que significa que podrían ser muchos más de 190 países habían sido infectados por un caballo de Troya, un tipo de virus que permite controlar el equipo a distancia. Más importante que la extensión geográfica de la red es la calidad de los infectados. Además de los millones de ordenadores domésticos (unos 200.000 en España), también hay equipos de la mitad de las grandes empresas de la lista Fortune, 40 grandes bancos y administraciones públicas de decenas de países. Sólo en el disco duro del ordenador de uno de los detenidos hay información de 800.000 personas.
Por fortuna no habían ido más allá de recopilar la información personal de los infectados. "Se les ha cogido pronto, antes de que conocieran bien las posibilidades de este negocio", razona el director técnico de Panda Labs, Luis Corrons. O quizá sí las conocían: los tres detenidos vivían de lo que ganaban con los equipos esclavos.
Microsoft desactiva los 'ordenadores zombis'
Microsoft ha dirigido la operación de desactivación de la 'botnet' Rustock, una potente red de ordenadores zombis que controlaba un millón de terminales en todo el mundo, desde los que emitía diariamente unos 30.000 millones de correos basura. La operación, desvelada desde el blog oficial de Microsoft, ha contado con la colaboración de numerosos académicos y expertos de la industria informática.
La red de ordenadores zombi se estima que mantenía infectados a más de un millón de terminales mediante programas maliciosos que le permitían controlarlos de forma remota sin el conocimiento de sus propietarios. Esta red de ordenadores zombi era capaz de enviar miles de millones de correos 'spam' cada día, incluyendo estafas de lotería y ofertas de medicamentos falsos y potencialmente peligrosos.
Fire Eye y expertos en seguridad de la universidad de Washington. También colaboraron autoridades holandesas y chinas. Los usuarios cuyos ordenadores habían sido afectados por esta 'botnet' no son conscientes de la infección ni de la actividad fraudulenta llevada a cabo desde sus terminales.Además de difusión de spam vía correo electrónico, Rustock era capaz de obtener contraseñas y de realizar ataques de denegación de servicio. Rustock llegaba a enviar 30.000 millones de correos al día, ya que cada ordenador infectado era capaz de enviar 7.500 correos en 45 minutos a un promedio de 240.000 diarios, según cifras de Microsoft.
La red de ordenadores zombi se estima que mantenía infectados a más de un millón de terminales mediante programas maliciosos que le permitían controlarlos de forma remota sin el conocimiento de sus propietarios. Esta red de ordenadores zombi era capaz de enviar miles de millones de correos 'spam' cada día, incluyendo estafas de lotería y ofertas de medicamentos falsos y potencialmente peligrosos.
Fire Eye y expertos en seguridad de la universidad de Washington. También colaboraron autoridades holandesas y chinas. Los usuarios cuyos ordenadores habían sido afectados por esta 'botnet' no son conscientes de la infección ni de la actividad fraudulenta llevada a cabo desde sus terminales.Además de difusión de spam vía correo electrónico, Rustock era capaz de obtener contraseñas y de realizar ataques de denegación de servicio. Rustock llegaba a enviar 30.000 millones de correos al día, ya que cada ordenador infectado era capaz de enviar 7.500 correos en 45 minutos a un promedio de 240.000 diarios, según cifras de Microsoft.
El ordenador WATSON llega a la medicina
Watson es un ordenador, pero también es médico o al menos, quiere ser ayudante de médicos. Es el ordenador más potent desarrollado por IBM, ha salido finalmente vencedor de su duelo contra el cerebro humano y es un complejo sistema operativo desarrollado durante cuatro años con la ayuda de ocho universidades, se embolsó el millón de dólares que otorga el concurso de la cadena ABC al acertar juegos de palabras y acertijos. La máquina ciberinteligente ha derrotado a dos sabiondos concursantes en el programa televisivo 'Jeopardy!', en la tercera ronda de un reto que le obligaba a pensar como una persona.
Lleva su capacidad de computación a los hospitales, donde pretende ayudar a los médicos en el diagnóstico y tratamiento de pacientes. Watson no será un sustituto, sino un suplente que sugiere posibles dolencias cuando se le indican los síntomas del enfermo. No en vano, la popular serie House presenta la labor de los médicos como una investigación detectivesca.La ventaja de Watson frente a otros super ordenadores es que entiende el lenguaje natural, es decir, la forma de hablar de la gente corriente, comprendiendo tanto lo que dicen como lo que quieren decir.
A esa facilidad para comprender a la gente le añadimos una de las fortalezas tradicionales de los ordenadores: la memoria. Watson puede mantenerse al día de las publicaciones científicas (cada año se publican unos 10.000 estudios con descubrimientos médicos, según los creadores del ordenador), algo que supera la capacidad de retención de los doctores, que al fin y al cabo siguen siendo humanos.
IBM ha cerrado acuerdos con ocho universidades de Medicina en Estados Unidos, que no sólo "educarán" a la máquina dándole toda la información disponible sobre medicina, sino que buscarán la mejor forma de utilizarla en el día a día de un hospital.
Lleva su capacidad de computación a los hospitales, donde pretende ayudar a los médicos en el diagnóstico y tratamiento de pacientes. Watson no será un sustituto, sino un suplente que sugiere posibles dolencias cuando se le indican los síntomas del enfermo. No en vano, la popular serie House presenta la labor de los médicos como una investigación detectivesca.La ventaja de Watson frente a otros super ordenadores es que entiende el lenguaje natural, es decir, la forma de hablar de la gente corriente, comprendiendo tanto lo que dicen como lo que quieren decir.
A esa facilidad para comprender a la gente le añadimos una de las fortalezas tradicionales de los ordenadores: la memoria. Watson puede mantenerse al día de las publicaciones científicas (cada año se publican unos 10.000 estudios con descubrimientos médicos, según los creadores del ordenador), algo que supera la capacidad de retención de los doctores, que al fin y al cabo siguen siendo humanos.
IBM ha cerrado acuerdos con ocho universidades de Medicina en Estados Unidos, que no sólo "educarán" a la máquina dándole toda la información disponible sobre medicina, sino que buscarán la mejor forma de utilizarla en el día a día de un hospital.
Nuevo gigante informático en la Universitat de València
(960 GB memoria compartida)
Bautizado como Lluís Vives -en homenaje al humanista y filósofo-, el SUPERORDENADOR SGI Altix UV 1000 sustituye desde ahora al antiguo César, el primer ordenador con una potencia de cálculo de 480 Gigaflops que en 2004 permitió a los investigadores de la Universitat de València analizar fenómenos astrofísicos detectados por cualquiera de los observatorios instalados en Europa, Estados Unidos o Japón. "La incorporación del Lluís Vives supone doblar la potencia de cálculo con un coste energético cinco veces inferior", explica ahora el profesor Vicente Quilis, del departamento de Astronomía y Astrofísica, uno de los principales usuarios de este tipo de ordenadores.
La llegada del SGI Altix UV 1000 supone el inicio de una nueva etapa, fundamentalmente por la simplificación en el uso y la reducción del consumo de recursos que implica", ha explicado el padre del proyecto, José Antonio Vázquez, responsable del Servicio de Informática de la Universitat, con 85 técnicos. El Lluís Vives es un gigante con una potencia de cálculo de 1,4 Teraflops, lo que supone "más del doble de la potencia de cálculo del César, y la capacidad de realizar 1,4 billones de instrucciones por segundo".La llegada del SGI Altix UV 1000 supone el inicio de una nueva etapa, fundamentalmente por la simplificación en el uso y la reducción del consumo de recursos que implica", ha explicado el padre del proyecto, José Antonio Vázquez, responsable del Servicio de Informática de la Universitat, con 85 técnicos. El Lluís Vives es un gigante con una potencia de cálculo de 1,4 Teraflops, lo que supone "más del doble de la potencia de cálculo del César, y la capacidad de realizar 1,4 billones de instrucciones por segundo.
Bautizado como Lluís Vives -en homenaje al humanista y filósofo-, el SUPERORDENADOR SGI Altix UV 1000 sustituye desde ahora al antiguo César, el primer ordenador con una potencia de cálculo de 480 Gigaflops que en 2004 permitió a los investigadores de la Universitat de València analizar fenómenos astrofísicos detectados por cualquiera de los observatorios instalados en Europa, Estados Unidos o Japón. "La incorporación del Lluís Vives supone doblar la potencia de cálculo con un coste energético cinco veces inferior", explica ahora el profesor Vicente Quilis, del departamento de Astronomía y Astrofísica, uno de los principales usuarios de este tipo de ordenadores.
La llegada del SGI Altix UV 1000 supone el inicio de una nueva etapa, fundamentalmente por la simplificación en el uso y la reducción del consumo de recursos que implica", ha explicado el padre del proyecto, José Antonio Vázquez, responsable del Servicio de Informática de la Universitat, con 85 técnicos. El Lluís Vives es un gigante con una potencia de cálculo de 1,4 Teraflops, lo que supone "más del doble de la potencia de cálculo del César, y la capacidad de realizar 1,4 billones de instrucciones por segundo".La llegada del SGI Altix UV 1000 supone el inicio de una nueva etapa, fundamentalmente por la simplificación en el uso y la reducción del consumo de recursos que implica", ha explicado el padre del proyecto, José Antonio Vázquez, responsable del Servicio de Informática de la Universitat, con 85 técnicos. El Lluís Vives es un gigante con una potencia de cálculo de 1,4 Teraflops, lo que supone "más del doble de la potencia de cálculo del César, y la capacidad de realizar 1,4 billones de instrucciones por segundo.
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