Nanotecnología

   Otra de las aplicaciones de la mecánica cuántica a la ingeniería sería convertir nuestros actuales ordenadores en 'ordenadores cuánticos', es decir, en ordenadores que utilizaran las propiedades cuánticas de electrones y átomos para realizar los cálculos. Actualmente es un tema de estudio y muy interesante, a la vez que complejo, pero no imposible.   Los ordenadores utilizan bits para codificar la información de modo que un bit puede tomar el valor cero o uno (o hay corriente en el circuito o no la hay). Por contra, los ordenadores cuánticos utilizan los denominados "qubits" (o bits cuánticos) para realizar esta tarea. Un "qubit" puede almacenar la información en el estado de un átomo o de un único electrón. Pero por las propiedades cuánticas de los átomos y de los propios electrones, hacen que el estado no tenga porque ser o cero o uno, sino que puede ser una mezcla de los dos estados a la vez. Esta posibilidad permite almacenar una mezcla de ambos valores a la vez en cada "qubit" pudiendo tratar mayor cantidad de información en un solo ciclo de computación.

   Gracias a estas propiedades los ordenadores cuánticos pueden tener una especial capacidad para resolver problemas que de otro modo necesitarían un elevado número de cálculos en un tiempo mucho más elevado, realizando la tarea en breves espacios de tiempo. Además, como estarán construidos con átomos o electrones, su tamaño será menor que microscópico consiguiendo un nivel de miniaturización impensable en los microprocesadores de silicio. Pero este tamaño está referido a la unidad mínima de proceso ya que hoy por hoy estos ordenadores cuánticos recuerdan a los antiguos ordenadores de los años 60.

   Ya se han establecido las bases para el diseño de la arquitectura de cómo debería ser un ordenador cuántico. Por desgracia, en la actualidad aún no se ha llegado a construir ordenadores cuánticos que utilicen más de unos cuantos "qubits" y el tamaño de éstos los hace inviables para un uso fuera del entorno de un laboratorio. Aún así, hay un gran número de centros de investigación trabajando tanto a nivel teórico como a nivel práctico en la construcción de ordenadores de este tipo y los avances son continuos. Como ejemplo, podemos citar a n grupo de científicos franceses que han conseguido la primera transmisión de sonido utilizando un ordenador cuántico. en la página web del mismo puede oirse la transmisión realizada. Entre los principales centros dedicados al desarrollo de los ordenadores cuánticos destacan los laboratorios del centro de investigación de Almaden de IBM , AT&T, Hewlett Packard en Palo Alto (California), el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y universidades de todo el mundo como la de Oxford, Standford, Berkeley, etcétera. El problema de estos ordenadores cuánticos es que hoy por hoy carecerían de disco para el almacenaje de la información procesada. Por desgracia, y aunque parezca que los ordenadores cuánticos puedan ser la panacea, éstos tienen sus limitaciones.

Una de las áreas más punteras en la investigación y que probablemente revolucione más nuestra vida actual tal y como la conocemos hoy por hoy dentro del área de la nanotecnología es la Computación Cuántica, esta disciplina va a aprovechar las propiedades del mundo cuántico para aumentar la eficacia y la eficiencia de los ordenadores (en cuanto a computación se refiere), hoy por hoy los protocolos de seguridad de la información digital se aprovechan de la facilidad que tienen las computadoras actuales para realizar multiplicaciones y dificultad para realizar factorizaciones , por eso en cuanto se consiguiera realizar el computador cuántico todos los sistemas de seguridad informática actuales quedarían obsoletos, pero esto no significa el fin de la seguridad en la informática, gracias a las propiedades cuánticas de estos nuevos computadores serían completamente seguros, la Computación Cuántica consiste en la transmisión de estados cuánticos y el entrelazamiento cuántico, ambos fenómenos cuánticos permiten que la comunicación cuántica sea posible (en teoría se puede), en la jornada de nanotecnología del día 26 de Abril, el Premio Príncipe de Asturias del 2006, el Doctor Juan Ignacio Cirac nos comunicó que en la actualidad se han conseguido hacer sistemas cuánticos simples con los que se han realizado operaciones matemáticas simples y con los que se ha conseguido transmisión de información a distancias considerables; lo cuál da una alentadora esperanza de que estos dispositivos se lleguen a fabricar algún día.
La Computación Cuántica no solo mejorará la seguridad de la información, sino que el tamaño de los ordenadores será muchísimo menor al del actual, se podrían resolver una cantidad mayor de problemas nuevos gracias a una mayor capacidad de computación. Aunque todo esto queda un poco lejos dadas las dificultades técnicas, se ha conseguido hacer trampas de iones de unos cuantos átomos en los que se han almacenado unos cuantos qubits (un qubit es la extensión cuántica de un bit, es decir en una computadora tradicional, el código es binario, 0 ó 1, pero dado el carácter cuántico de los átomos, además de los estados 0 y 1 de un átomo existirían estados mezcla, es decir una superposición de los estados 0 y 1), se está trabajando en el campo de los semiconductores para conseguir meter más iones en las trampas cuánticas. Leer más »