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.

23 de marzo de 2011

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.




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