martes, 18 de junio de 2013

Almacenan Datos Dentro de un Atomo y los Recuperan



Foto: Flavio Robles, Berkeley Lab Public Affairs
Se ha logrado otro paso hacia la computación cuántica, considerada el Santo Grial del procesamiento y almacenamiento de datos. Un equipo internacional de científicos que incluye a investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (el Berkeley Lab) ha logrado con éxito almacenar información y recuperarla utilizando el núcleo de un átomo.
El equipo hizo un experimento en el que cristales de silicio excepcionalmente puros e isotópicamente controlados fueron dopados de manera muy precisa con átomos de fósforo. La información cuántica se procesó en los electrones del fósforo, siendo transferida al núcleo y luego transferida de nuevo a los electrones. Ésta es la primera demostración de que un solo núcleo atómico ya puede servir como memoria en la computación cuántica.
John Morton de la Universidad de Oxford es el autor principal del trabajo. Otros autores son Thomas Schenkel, Eugene Haller y Joel Ager del Laboratorio de Berkeley, Richard Brown, Brendon Lovett y Arzhang Ardavan de la Universidad de Oxford, y Alexei Tyryshkin, Shyam Shankar y Stephen Lyon, de la Universidad de Princeton.
Una computadora cuántica podría realizar ciertas tareas matemáticas muchos miles de millones de veces más rápido que las supercomputadoras actuales más potentes. Más allá de esto, la computación cuántica debería hacer posible realizar cálculos que no pueden ser abordados con la tecnología de la computación "clásica". El secreto de la extraordinaria capacidad de la computación cuántica radica en las propiedades raras y aparentemente "mágicas", pero reales y demostrables, de la mecánica cuántica.


En la computación clásica se procesa y almacena la información con arreglo a la carga del electrón, y dicha carga se representa con un dígito binario o "bit". Cada bit lleva un valor de 0 (sin carga) ó 1 (con carga). La computación cuántica utiliza una propiedad cuántica intrínseca denominada "espín", consistente en que ciertas partículas pueden actuar como si fueran un diminuto imán en forma de barra. Al espín se le asigna un estado direccional, que puede ser "Hacia Arriba" o "Hacia Abajo", lo que permite usarlo para codificar los datos en ceros y unos. Sin embargo, a diferencia de la computación clásica en la que la carga está o no presente, el espín puede ser Hacia Arriba o Hacia Abajo, o ambos simultáneamente, gracias a un efecto conocido como superposición cuántica.
La superposición expande exponencialmente las capacidades del almacenamiento de un dato en el bit cuántico o "qubit". Considerando que un byte de datos clásico puede representar sólo una de las ocho posibles combinaciones de ceros y unos, un equivalente cuántico (a veces denominado qubyte) puede representar las ocho combinaciones simultáneamente. Además, gracias a otra propiedad cuántica, conocida como entrelazamiento cuántico, pueden realizarse de manera simultánea operaciones con las ocho combinaciones.