29 de junio de 2006

Computación cuántica

El último número de Investigación y Ciencia, la edición española de la Scientific American, trae en portada un tema que desde siempre me ha cautivado e interesado, la computación cuántica.

La computación clásica, la que está presente en nuestros ordenadores cotidianos, se basa en el uso de bits, un sistema de numeración binario basado en 0 y 1. Todas las operaciones de la computación clásica toman como referencia dicho sistema de numeración para sus cálculos. Sin embargo, la computación cuántica usa qubits (del inglés quantum bit, bit cuántico, donde a mayores de los estados del cálculo clásico,1 y 0, tenemos ahora un estado intermedio entre 0 y 1. Una forma gráfica de visualizarlo es imaginar un globo terrestre, donde situamos en el polo norte al 0 y el polo sur al 1, todo punto entre el norte y el sur es un estado intermedio. “Sin embargo, la diferencia más importante entre un qubit y un bit clásico no es la naturaleza continua de este estado (que se puede replicar con cualquier cantidad análoga), sino que múltiples qubits pueden experimentar un entrelazamiento o enredo cuántico. El enredo es una interacción no local que permite a un conjunto de qubits expresar superposiciones de diferentes cadenas binarias (01010 y 11111, por ejemplo) simultáneamente. En este "paralelismo cuántico" se cifra la posible potencia del cómputo cuántico.” (Wikipedia)

Otra diferencia entre la computación clásica y la cuántica es que ésta última crea nuevas puertas lógicas las cuales permiten el uso de nuevos algoritmos. “Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico que es la expresión física de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador particular. Son esencialmente circuitos de conmutación integrados en un chip.” (Wikipedia) En un lenguaje más sencillo, el mecanismo que permite saber el resultado que vamos a obtener si introducimos un determinado tipo de información y calculamos mediante una serie de operaciones lógicas.

Y bien, ¿qué tiene de interesante entonces la computación cuántica frente a la clásica? Pues para empezar estos son algunos de los productos que pueden surgir de los ordenadores cuánticos:

- Criptografía cuántica: se aumentaría de una forma increíble la confidencialidad y seguridad de los datos en las transacciones informáticas. Un claro beneficio de ello es un aumento de los niveles de estabilidad y seguridad en el mercado económico por red.

- Teleportación cuántica: y que nadie piense en Star Trek y “teletranspórtenos señor McCoy”. Su uso de momento es un área restringida para aplicaciones teóricas de computación sin aplicaciones prácticas directas. La cosa se reduce a como hago llegar cierto tipo de información que posee A a B, con el impedimento de que A pueda hacerlo físicamente, es decir, cogiendo esa parte de la información que B necesita y llevándoselo.

- Computación con ADN: Las moléculas de ADN pueden almacenar mucha más información que un chip convencional de computadora. Se ha estimado que un gramo de ADN secado puede contener tanta información como un billón de CD’s. Además, en una reacción bioquímica que ocurriese sobre una pequeñísima área, cientos de billones de moléculas de ADN podrían operar en concierto, creando un sistema de procesamiento en paralelo que imitaría la habilidad de la más poderosa supercomputadora. Las aplicaciones para la medicina informática, la bioinformática y la nanotecnología son impresionantes. Desde pequeños nanorobots que pueden ayudar contra enfermedades, reparar tejidos dañados, comprender mejor sistemas de reproducción vírica como los de VIH o las mutaciones del cáncer, etc.

- Electrónica molecular: Básicamente usar moléculas como soportes electrónicos, como por ejemplo en paneles solares, lo cual reduce su coste de fabricación, etc.

En la computación cuántica, todavía en fase de pañales, existen varias formas o candidatos para lograr los tan ansiados ordenadores cuánticos, por ejemplo: Espines nucleares de moléculas en disolución, en un aparato de RMN; Flujo eléctrico en SQUIDs; Iones suspendidos en vacío; Puntos cuánticos en superficies sólidas; Imanes moleculares en micro-SQUIDs; Ordenador cuántico de Kane.

El artículo de Investigación y Ciencia trata el tema desde la computación de nodos cuánticos topológicos. Básicamente y a modo de muy escueto resumen, podemos decir que la cosa consiste en: coger dos partículas subatómicas, en concreto alones no-abelianos, los cuales mediante una serie de trenzados permiten obtener una estructura determinada que se puede interpretar y obtener información gracias a ella. Más visualmente: imaginemos dos pares de bolitas (los alones no-abelianos) los cuales tienen un sentido o línea de recorrido determinado (pensemos en un telar donde no están presentes las partículas, pero si el recorrido en forma de los hilos), pues la computación cuántica de nodos topológicos consiste en ir tejiendo con dos movimientos: dextrogiro (como las agujas de un reloj) o levogiro ( en sentido contrario). Resultado obtenido de ir tejiendo dará una forma determinada a nuestra tela, que será la información que obtengamos a raíz de nuestros cálculos.

Y ustedes pensarán: muy bien, ¿pero y a un sociólogo que narices le importa todo ello? Pues mucho más de lo que en apariencia parece.

Primeramente, todo el entramado teórico de la física cuántica es de riquísima aplicación para la teoría sociológica. El estado cuántico de estados intermedios se parece mucho a la realidad social más básica, pues la sociedad no está formada por estados puros de 1 y 0, sino de posiciones intermedias al igual que ocurre en la computación cuántica. Si pensamos en la división clásica entre individuos (1) y estructura (0), desde siempre hemos sabido que lo real es que existan ambos y que ambos interactúen, por lo tanto, la realidad social es un estado intermedio entre 1 y 0.

Las aplicaciones técnicas de los ordenares cuánticos sólo se conocerán cuando existan, sin embargo, pensemos en lo mucho que nos han ayudado las computadoras normales en nuestro trabajo cotidiano y lo que puede significar, en un futuro, que podamos usar computadoras que permitan el uso de muchísimos más cálculos, en campos como la simulación o la inteligencia artificial.

Y posteriormente, la repercusión que puede tener en la vida del planeta una revolución tecnológica de carácter cuántico. Si las computadoras clásicas han cambiado drásticamente la faz del planeta y la realidad social, cuales serán los cambios y las nuevas perspectivas que se abrirán con la introducción de la computación cuántica. Yo no sé ustedes, pero creo que el tema es demasiado jugoso incluso para un sociólogo, y descartarlo puede ser un error, ¿no creen?

1 comentarios:

Patricio Padilla Navarro dijo...

Conversaba con un profesor hace tiempo atrás sobre las versiones más antiguas del paquete estadístico SPSS, Mi profe me comentaba sobre la mucha mayor dificultad que era su utilización debido a que la inserción de los datos a la matriz debía hacerse uno por uno y ajustando columnas con sus respectivas filas (podías pasar horas en eso). Ahora SPSS es cosa de dejarle los datos y pedirle que nos de más datos para así tener información.

Las críticas más aterrizadas a todas las herramientas electrónicas (digo aterrizadas porque hay algunas que francamente son patéticas) son las que señalan justamente el problema de homologar al sujeto: todos los entrevistados o encuestados se categorizan con las mismas variables y con los actuales avances de la teoría social está bastante claro la dificultad de concebir al sujeto de manera tan rígida.

Sin duda la computación cuántica sería de gran ayuda al poder contribuir al desarrollo y mejoramiento de softwares cada vez más especializados y con la capacidad de establecer “puntos intermedios” como bien señalas en el artículo. El tener una diferencia de sujeto nos ayuda a poder ver más lógicas de acción, o por lo menos a acercarnos a tener una concepción mucho más acertada del tema que estemos estudiando cuantitativamente, o incluso cualitativamente con Atlas Ti y N VIVO por dar ejemplos de softwares cualitativos.

saludos