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Dwave presenta matriz de 4×4 de ocho qbit

La empresa canadiense Dwave afirma (parece demasiado optimista) que tendrá en poco tiempo un ordenador cuántico adiabático de 128 qbit. Se trata de una matriz  4 × 4 de celdas de 8-qbit .

Hace pocos días la empresa Dwave publicó un artículo (Quantum annealing with manufactured spins) en la prestigiosa revista Nature, que confirma que sus qbit de ocho celdas están aprovechando los efectos cuánticos.

Google y Dwave han estado utilizando el chip qbit 128 en el reconocimiento de imágenes y aplicaciones de clasificación binaria.

En el 2008 Dwave prometió un rápido movimiento  para conseguir miles de qbit. Parece que han tenido que resolver las complejidades y la economía del sistema qbit 128  varios años antes de pasar a la escala más grande. Esto está todavía por delante de lo que otros grupos están haciendo en  laboratorio en términos de ser capaces de realizar complejas aplicaciones en el mundo real.

El sistema Dwave es un sistema analógico para resolver un determinado tipo de problema. Hay una gama limitada de algoritmos cuánticos que se pueden poner en práctica. Sin embargo, está haciendo un trabajo útil ahora y aún están por delante de otros esfuerzos de computación cuántica.

La diferencia entre la computación cuántica convencional y la adiabática es fácil de explicar. La convencional trata de imitar las ideas usadas en los ordenadores (clásicos) convencionales, pero en su versión cuántica. Sin embargo, la computación cuántica adiabática utiliza un concepto novedoso cuyo análogo clásico no tiene ninguna utilidad práctica. El problema de este tipo de computación es que, aunque en teoría es universal y permite resolver cualquier problema, en la práctica está limitada a ciertos problemas concretos, por ejemplo, problemas de búsqueda en grafos, pero ya se sabe que empresas como Google viven de resolver problemas de búsqueda de forma eficiente.

Anteriormente hubo quejas de que Dwave no tenía artículos  revisados por pares en revistas, que serían una prueba de la cuanticidad de los chips que utilizaban y el desarrollo. Esta afirmación ya no puede hacerse. Puede decirse que no es  un chip de computación clásica. No se puede decir que no tienen revisión por pares, que sirva de confirmación.

Actualidad Informática. Computador cuántico 128 qbit. Rafael Barzanallana

Fuente: Dwave

Un paso más en el camino hacia los ordenadores cuánticos

La interacción entre la materia y la luz es uno de los procesos más fundamentales de la física. Ya sea un coche que se calienta como un horno en el verano debido a la absorción de cuantos de luz o las células solares que extraer electricidad de la luz o diodos emisores de luz que convierten la electricidad en luz, nos encontramos con los efectos de estos procesos en nuestra vida diaria.  La comprensión de las interacciones entre las partículas individuales de luz – fotones – y los átomos es fundamental para el desarrollo de un ordenador cuántico.

Físicos de Walther-Meissner-Institute for Low Temperature Research de la Bavarian Academy of Sciences (WMI) y Augsburg University, en colaboración con investigadores de España, han realizado una interacción ultrafuerte entre los fotones a frecuencias de microondas y los átomos de un circuito de nano-estructura.  La interacción  es diez veces más fuerte que los niveles alcanzados anteriormente para tales sistemas.

El sistema más simple para investigar las interacciones entre la luz y la materia es una cavidad resonante con  una partícula de luz y un átomo capturado en el interior (cavidad electrodinámica cuántica, cavidad QED).  Sin embargo, dado que la interacción es muy débil, estos experimentos son muy elaborados.  Una interacción mucho más fuerte se puede obtener con circuitos nano-estructurados en los que metales como el aluminio se vuelven superconductores a temperaturas justo por encima del cero absoluto (circuito QED). Correctamente configurado, los miles de millones de átomos en los conductores de espesor simplemente del orden de nanómetros  se comportan como un solo átomo artificial y obedecer las leyes de la mecánica cuántica.  En el caso más simple, se obtiene un sistema con dos estados de energía,  llamado qubit o bit cuántico.

El acoplamiento de este tipo de sistemas con resonadores de microondas ha abierto un dominio creciente de investigación en TUM Physics, el WMI y el cluster of excellence Nanosystems Initiative Munich (NIM) están liderando este campo.  En contraste con los sistemas de cavidad QED, los investigadores pueden personalizar la circuitería en muchas áreas.

Para facilitar las mediciones, el profesor Gross y su equipo capturó el fotón en una caja especial, un resonador. Consiste en la realización de una ruta de  superconductor de niobio que se configura con «espejos» con gran poder de reflexión para microondas en ambos extremos.  En este resonador, el átomo artificial hecho de un circuito de aluminio se coloca de modo que pueda interactuar de manera adecuada  con el fotón.Los investigadores lograron interacciones ultrafuertes mediante la adición de otro componente superconductor en su circuito, una unión llamada de Josephson.

La fuerza de interacción medida es hasta el doce por ciento de la frecuencia del resonador. Esto hace que sea diez veces más potentes que los efectos anteriormente medibles en los sistemas del circuito QED y miles de veces más fuerte que en una cavidad resonante verdadera. Sin embargo, junto con su éxito los investigadores también crearon un nuevo problema: hasta ahora, la teoría de Jaynes-Cummings desarrollada en 1963 fue capaz de describirmuy bien todos los efectos observados. Sin embargo, no parece aplicarse al ámbito  de interacciones ultrafuertes. «La visualización de los espectros son como de un tipo completamente nuevo de objeto», dice el profesor Gross. «El acoplamiento es tan fuerte que los pares de fotón-átomo deben ser vistos como una nueva unidad, un tipo de molécula que incluye un átomo y un fotón».

Físicos teóricos y experimentales  necesitarán algún tiempo para examinarlo más de cerca. Sin embargo, los nuevos avances experimentales en este dominio ya están proporcionando a los investigadores toda una serie de nuevas opciones de experimentación. La manipulación selectiva de estos pares de fotón-átomo podría ser la clave para el procesamiento de información cuántica basada en los ordenadores cuánticos que sería muy superior a las computadoras de hoy.

Fuente:  EurekAlert!

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Enlaces relacionados:

Primer ordenador cuántico universal programable

El primer ordenador cuántico programable ha sido puesto en marcha. Pero los programas de prueba han revelado que quedan muchos obstáculos por salvar hasta que el dispositivo pueda estar listo para el trabajo real.

Anteriormente este año, un equipo en el National Institute of Standards and Technology en Boulder, Colorado construyó un ordenador cuántico capaz de procesar dos bits cuánticos o qubits. Los qubits almacenan más información que el simple “on” y “off” de los bits convencionales,  por lo que un ordenador cuántico sería excelente en tareas como el criptoanálisis.

Tal y como sucede en un ordenador clásico, una serie de puertas lógicas procesan la información -aunque aquí las puertas lógicas son cuánticas.

Por ejemplo, una simple puerta de 1 qubit podría cambiar de “uno” a “cero” y viceversa.

afirma David Hanneke, miembro del equipo. Pero al contrario que las puertas lógicas físicas de un ordenador clásico, las puertas lógicas cuánticas usadas en el dispositivo creado por el equipo están codificadas en pulsos láser.

Triquiñuela lógica.

El dispositivo experimental utiliza iones de berilio para almacenar los qubits en el sentido de que rotan mientras el pulso láser de las puertas cuánticas lleva a cabo operaciones lógicas simples en los qubits. El truco para hacer una puerta lógica cuántica está en diseñar una serie de pulsos láser capaces de manipular los iones de berilio para usarlos en el procesamiento de la información. Entonces otro láser lee los resultados de los cálculos.

Una vez hayamos demostrado que podemos combinar satisfactoriamente muchos componentes de este tipo, nos preguntaremos: ¿qué podemos hacer con esto?

dice Hanneke. Encontraron su respuesta en la teoría computacional cuántica.

Uno de los resultados más interesantes que apareció recientemente sobre la información cuántica fue que puedes hacer cualquier operación cuántica en un número arbitrario de qubits utilizando sólo puertas lógicas de qubits simples o dobles.

dice Hanneke. Aunque ya se han construido puertas de uno y dos qubits y usadas para llevar a cabo algoritmos específicos, nadie ha sido capaz de construir un dispositivo capaz de realizar cualquier rutina cuántica posible. Hasta hoy.

Posibilidades ilimitadas.

En el corazón del dispositivo se encuentra una oblea de aluminio con un patrón de oro que contiene una pequeña trampa electromagnética de 200 micras, dentro de la cual el equipo dispuso cuatro iones – dos de magnesio  dos de berilio. Los iones de magnesio actúan a modo de refrigerante, eliminando  cualquier vibración indeseada de la cadena de iones y manteniendo estabilizado el dispositivo.

Hay infinitas posibilidades para la operación de dos qubits, así que el equipo eligió una selección aleatoria de 160 para demostrar la universalidad del procesador. Cada operación implica utilizar los dos qubits con 31 puertas cuánticas diferentes codificadas en pulsos láser. La mayoría fueron puertas qubit simples, y el pulso necesitado para interactuar con sólo uno de los iones, pero un número reducido requirió el uso de las puertas dobles para “comunicarse” con ambos iones.

Controlando el voltaje en los electrodos de oro de la trampa, el equipo pudo acoplar los iones cuando hace falta una puerta qubit simple y volverlos a acoplar cuando son necesarias las puertas dobles para determinadas operaciones.

No es perfecto

El equipo ejecutó cada uno de los 160 programas 900 veces. Comparando los resultados con las predicciones teóricas fueron capaces de mostrar que el procesador trabajó tal y como estaba planeado. Pero sólo con una precisión del 79%, dice Hanneke.

Cada puerta es precisa en más del 90%, pero cuando las juntas, el conjunto global cae hasta un 79% para una operación dada.

afirma. Esto es debido a que cada uno de los pulsos láser que actúa como puertas varía ligeramente en intensidad.

No son pulsos cuadrados (que cambien de ON a OFF bruscamente) sino que fluctúan.

dice. Y el rayo además tiene que partirse, reflejarse y manipularse de cierta manera antes de utilizarlo, lo cual añade más errores.

Estos errores pueden afectar a los resultados de cálculos más extensos. La fidelidad necesita aumentarse hasta el 99.99% antes de que pueda ser un componente funcional de un ordenador cuántico. Esto se podría hacer mejorando la estabilidad del láser y reduciendo los errores del hardware óptico, dice el equipo.

Si llegamos a esos niveles de precisión, el nuevo chip podría convertirse en una parte integral de un ordenador cuántico práctico. Si tienes una tarea simple y repetitiva puede haber una parte dedicada (del procesador) para hacerla. Pero necesitas partes capaces de hacer de todo. Esto es sólo un dispositivo.

Traducción libre de First universal programmable quantum computer unveiled de New Scientist.

También en PhysOrg.

Francis comentó en su día el desarrollo del primer circuito de dos qubits.

Fuente: migui

Bajo licencia Creative Commons

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95% de los blogs estarían abandonados

Cuando escuchamos de los 133 millones de blogs que Technorati mantiene indexados en sus archivos, la popularidad de este medio de comunicación personal en Internet parece innegable, pero la realidad dista mucho de esto, pues apenas 7,4 millones de estos han sido actualizados en los últimos 120 días, convirtiendo a este ecosistema prácticamante en un pueblo fantasma de los que pululaban después de la fiebre del oro en Estados Unidos.

Mucha gente se lanzó a la aventura de tener un blog cuando la web 2.0 apenas nacía, con sueños de ganar popularidad, tener cientos de seguidores y comentarios y, quien sabe, quizás ganarse la vida a punta de una afilada pluma (o teclado). Como ya sabemos, esto rara vez pasa, y la decepción de ver sus elaborados textos con pocas y ninguna visita rápidamente echaron abajo estos sueños, dejando incontables entradas abandonadas a su suerte en alguna cuenta olvidada.

Hoy las tendencias están claramente cambiando, la gente prefiere mantener una cuenta en Facebook (donde tiene contactos inmediatos con familiares y amigos) o bien se ha unido al amado/odiado microblogging engendrado por Twitter, donde ya no se requiere una hora de inspiración, sino 140 caracteres que describan en una línea lo que se está haciendo, facilitando mucho el proceso de mantener actualizada a su “audiencia”. Mientras tanto, los blogs ahora son plataformas para que medios (como su humilde servidor) generen contenido un nivel menos personal y más localizado.

Sin importar lo que ocurra, es intrigante ver como la Internet genera su propia historia a alta velocidad, incluso dejando “restos arqueológicos” en el camino.

Fuente: FayerWayer

Bajo licencia Creative Commons

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Mis otros blogs:

– Blog de Emilio del Barco

– Religiones. Una visión crítica

– Religiones. Noticias que nos muestran la irracionalidad de las religiones

– Noticias Criminología

Simulación Cuántica en camino. El Matrix no está lejos…

Aun con todo el inmenso poder de las computadoras de hoy día, hay al menos un tipo de problemas que ni todas las computadoras del mundo combinadas en una sola puede atacar, y ese es el problema de simular efectos cuánticos. Pero eso está empezando a cambiar…

El problema es que efectos cuánticos (es decir, los efectos de la física que ocurren en las escalas mas inimaginablemente pequeñas, como lo que ocurre entre y dentro de los átomos) tienen la extraña propiedad de que pueden existir en mas de un estado simultáneamente.

Es decir, es como si tuviéramos un bombilla, la cual estuviera encendida y apagada al mismo tiempo, algo que suena ridículo pero que aunque contra-intuitivo, es la manera en que funciona la naturaleza a pequeñas escalas, es decir, un mismo electrón puede estar en dos estados a la misma vez, en dos lugares a la misma vez, en dos estados magnéticos a la misma vez, etc. Y cuando digo dos estados, no solo me refiero a dos, sino que a hasta una infinidad de estos estados simultáneos.

Muchos dirán que esto es solo teoría, pero lo cierto es que esto ha sido comprobado en miles de experimentos durante décadas. Inclusive, la razón por la cual nuestros televisores, celulares, y cientos de otros aparatos domésticos funcionan es precisamente debido a esta singularidad de la naturaleza. Es el famoso «Principio de Superposición», que dice que una misma cosa puede estar en una infinidad de estados simultáneos, hasta que uno interactúe con su información.

Pues sucede, que simular estos estados cuánticos es un gran problema para las computadoras «clásicas» que utilizamos hoy día, ya que estas se basan en una arquitectura binaria, es decir, de 2, en donde cada pedazo (o «bit», que es lo que significa «pedazo» en Inglés) solo puede estar en 1 de 2 posibles estados, en el estado 0 (cero) o el estado 1 (uno), pero nunca ambos a la vez.

En contraste, una computadora cuántica utiliza Qbits, en donde cada Qbit puede estar en «0», o en «1», o «en 0 y 1″.

Eso significa que si una computadora clásica (de «bits») quisiera simular tan solo 2 átomos que tuvieran tan solo 2 estados (digamos 0 y 1), que tal computadora necesitaría darle seguimiento a 4 posibles combinaciones entre esos dos bits, que son 00, 01, 10 y 11. Si tuviéramos 3 átomos, hablamos de 8 combinaciones (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111), y si hablamos de tan solo 4 átomos entonces requeriríamos de 16 combinaciones.

Para que tengan una idea, el tan solo almacenar los posibles estados de 24 átomos, que en una computadora clásica requeriría de tan solo 24 bits (o 3 Bytes), en una computadora cuántica se necesitarían 16,777,216 bits, o unos 2 GigaBytes. Es decir, que para que una computadora clásica pueda simular a una cuántica, se necesita almacenar información exponencialmente, o en este caso mas precisamente se necesitan 2N bits para almacenar los estados de N Qbits. Es por eso que en el ejemplo anterior si queremos almacenar los estados de 24 bits, necesitamos de 224 bits, que son 16,777,216 bits.

Y debido a esta exponencialidad, es impráctico poder simular cualquier sistema cuántico de un tamaño útil para obtener resultados, ya que por ejemplo para simular un sistema cuántico con tan solo 256 Qbits, se necesitarían mas bits que la cantidad de fotones visibles en todo el Universo conocido (un número que no cabrían en varias páginas aquí).

Y es aquí en donde llegamos al tema de hoy, Simulación Cuántica.

Sucede que desde el 2002 ya se dieron los primeros pasos para simular efectos cuánticos (y efectos clásicos) con una computadora cuántica. La gran ventaja de esto es que a diferencia de una computadora clásica, una cuántica puede estar en «todos los estados posibles» a la vez, por lo que para simular un sistema de 256 Qbits solo se necesitan 256 Qbits (valga la redundancia).

Hoy día ya se están creando las primeras simulaciones casi prácticas que nos permitirán simular prácticamente cualquier cosa en el futuro, inclusive partes del Universo mismo, idéntico a la película The Matrix.

Inicialmente estos experimentos tienen un fin práctico inmediato, y es el de poder simular complejos materiales sintéticos. Hoy día por ejemplo si alguien tiene una idea de algún novedoso nuevo material, su única opción para «simularlo» es construyendo de alguna manera uno real (un proceso complejo, lento y caro), y después midiendo sus propiedades con todo tipo de herramientas.

Sin embargo, con un simulador cuántico, es posible crear una simulación del objeto en el mundo cuántico, y poder interactuar con el material como si existiera de verdad, lo que aceleraría la creación de nuevos y asombrosos materiales desde una tarea laboriosa que toma años o décadas, a una que tome días o quizás segundos.

Este a propósito es un excelente ejemplo de como todo, incluyendo en este caso la tecnología, avanza no de manera gradual (o lineal), sino que exponencial, pues este tipo de herramientas aceleran tanto la industria, que los nuevos adelantos en sí mismo nos permiten acelerar otras tantas mas de manera exponencial también (como en este caso, la industrias de construcción civil, de arquitectura, la textil, y hasta la de viajes espaciales).

Es esta una razón por la cual tardamos miles de años en crear computadoras, pero tan solo tardamos unas décadas en crear el Internet, unos años en crear celulares, y ya hoy día es casi cada unos cuantos meses que sale algo nuevo y novedoso, y este paso solo continuará acelerándose, hasta que lleguemos a una singularidad, pero ese ya es tema para otro artículo…

A los científicos que quieran mas información sobre esto, consulten este enlace del 2002, y a los que quieran un extracto de desarrollos recientes (y menos técnico), pueden leer este otro articulo recién publicado, el cual me inspiró a escribir este artículo de hoy.

Y como siempre, si disfrutaste de este tema, puedes aprender mucho mas de temas similares y explicados de manera que cualquiera los pueda entender, en mi libro gratuito Máquinas en el Paraíso, cuyo enlace aparece en el encabezado de eliax.

Fuente: Eliax

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