Einstein, annus mirabilis. Jornada 3 (2)
SEGUNDA PONENCIA DE LA MAÑANA
IGNACIO CIRAC Instituto Max Plank de óptica cuántica, Garching
Teoría de la información cuántica. Retos y perspectivas
La charla del profesor Cirac se ha concebido como una continuación de la anterior del profesor Zeilinger. Justifica la presencia de su ponencia en el congreso sobre el annus mirabilis einsteniano explicando que la información cuántica se basa en dos aspectos de la mecánica cuántica que molestaban especialmente a Einstein:
1.- Ausencia de realismo (no existe un estado definido de la materia hasta que lo medimos.
2.- No localidad (medidas en lugares alejados afectan instantáneamente a estados cuánticos en otros lugares, en virtud de los entrelazamientos cuánticos.
No obstente, el Teorema de Bell asegura que con teorías locales realistas no se puede dar cuenta de los fenómenos explicados por la MC. Existe una fortísima evidencia experimental que avala estas afirmaciones.
Explica el profesor Cirac ciertos problemas que no tienen solución sencilla con la computación clásica, como la factorización de números grandes, la resolución de ecuaciones de Pell (ecuaciones de la forma x2 - py2 = 1; una ecuación cuadrática diofántica, o de coeficientes enteros) adquieren soluciones mucho más baratas computacionalmente con la computación cuántica.
Existen tres formas de trabajar en computación cuántica:
1.- Mediante puertas lógicas, o el análogo a las conocidas puertas lógicas, pero que operen con estados cuánticos o qubits en lugar de bits clásicos.
La puerta de Hadamard (Hadamard Gate), la Phase Shift o la puerta two-bits serían algunos de dichos componentes.
Estos elementos trabajan con estados cuánticos, transformándolos según ciertas reglas prefijadas
La construcción efectiva de dichos componentes se realiza mediante técnicas de trampas ópticas o magnéticas de iones. Actualmente se han conseguido trampas para 8 iones alineados. Se comenta la necesidad de hasta 100.000 iones para computar problemas de complejidad similar a la factorización de un núemro de 200 dígitos.
El profesor Cirac explica que el progreso en el atrapamiento de dichos iones es constante, pero no exponencial como en el caso de la tecnología clásica de ordandores (Ley de Moore), pero lo que no cabe ser demasiado optimista al respecto en plazos breves. Explica también que con trampas de unos 100 iones lograríamos capacidades de simluación semejantes a las actuales por procedimientos computacionales clásicos.
2.- Computadores basados en medidas.
La idea es extraña: Se usa la no localidad para efectuar la computación sin necesidad de puertas lógicas: escogiendo la manrea de hacer la medida del estado cuántico de una partícula podemos influir en el estado de otra partícula entrelazada en ella. Este proceso se puede desarrollar en cascada, siendo el estado de las últimas patículas del array el output computacional. (Como lo dijo lo cuento, sin entender demasiado en qué consiste...)
IGNACIO CIRAC Instituto Max Plank de óptica cuántica, Garching
Teoría de la información cuántica. Retos y perspectivas
La charla del profesor Cirac se ha concebido como una continuación de la anterior del profesor Zeilinger. Justifica la presencia de su ponencia en el congreso sobre el annus mirabilis einsteniano explicando que la información cuántica se basa en dos aspectos de la mecánica cuántica que molestaban especialmente a Einstein:
1.- Ausencia de realismo (no existe un estado definido de la materia hasta que lo medimos.
2.- No localidad (medidas en lugares alejados afectan instantáneamente a estados cuánticos en otros lugares, en virtud de los entrelazamientos cuánticos.
No obstente, el Teorema de Bell asegura que con teorías locales realistas no se puede dar cuenta de los fenómenos explicados por la MC. Existe una fortísima evidencia experimental que avala estas afirmaciones.
Explica el profesor Cirac ciertos problemas que no tienen solución sencilla con la computación clásica, como la factorización de números grandes, la resolución de ecuaciones de Pell (ecuaciones de la forma x2 - py2 = 1; una ecuación cuadrática diofántica, o de coeficientes enteros) adquieren soluciones mucho más baratas computacionalmente con la computación cuántica.
Existen tres formas de trabajar en computación cuántica:
1.- Mediante puertas lógicas, o el análogo a las conocidas puertas lógicas, pero que operen con estados cuánticos o qubits en lugar de bits clásicos.
La puerta de Hadamard (Hadamard Gate), la Phase Shift o la puerta two-bits serían algunos de dichos componentes.
Estos elementos trabajan con estados cuánticos, transformándolos según ciertas reglas prefijadas
La construcción efectiva de dichos componentes se realiza mediante técnicas de trampas ópticas o magnéticas de iones. Actualmente se han conseguido trampas para 8 iones alineados. Se comenta la necesidad de hasta 100.000 iones para computar problemas de complejidad similar a la factorización de un núemro de 200 dígitos.
El profesor Cirac explica que el progreso en el atrapamiento de dichos iones es constante, pero no exponencial como en el caso de la tecnología clásica de ordandores (Ley de Moore), pero lo que no cabe ser demasiado optimista al respecto en plazos breves. Explica también que con trampas de unos 100 iones lograríamos capacidades de simluación semejantes a las actuales por procedimientos computacionales clásicos.
2.- Computadores basados en medidas.
La idea es extraña: Se usa la no localidad para efectuar la computación sin necesidad de puertas lógicas: escogiendo la manrea de hacer la medida del estado cuántico de una partícula podemos influir en el estado de otra partícula entrelazada en ella. Este proceso se puede desarrollar en cascada, siendo el estado de las últimas patículas del array el output computacional. (Como lo dijo lo cuento, sin entender demasiado en qué consiste...)
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José Alsina -
José Alsina
Palafrugell