Inauguración del Aula Magna

¡Buenas tardes a todos! Ya estamos en plenas vacaciones de Navidad y ello implica que tenemos algo más de tiempo para escribir de lo que ha ocurrido en los últimos tiempos.

El día 29 de noviembre parte del equipo de Proyecto AN tuvimos el inmenso placer de asistir a la inauguración del Aula Magna de la Facultad de Ciencias Físicas de la UCM y, como algunos del equipo seguimos estudiando ahí, no podíamos dejar pasar la oportunidad de escribir sobre ello.

Las obras de mejora en la Facultad han durado 24 años y, gracias a ellas, la misma cuenta ahora con dos de sus alas completamente renovadas, varias aulas magnas y una biblioteca nueva con pequeñas salas de estudio en grupo, una petición de los alumnos desde hace mucho tiempo.

En el acto de apertura participaron varios de los antiguos decanos de la facultad y también la actual decana. Para inaugurar la sala se invitó a Ignacio Cirac a dar una charla sobre computación cuántica y abrir de nuevo el ciclo de charlas “Hablemos de Física” que se realiza dese hace años en la facultad. Nadie se quiso perder el acontecimiento y el aula estaba a rebosar.

Ahora vamos a dar una pequeña presentación del ponente y un pequeño resumen de su charla que fue extremadamente interesante y sobre un tema de actualidad en la investigación.

 

Ignacio Cirac

Físico español nacido en el año 1965 que ha sido reconocido por sus investigaciones en la computación cuántica y la óptica cuántica, que se engloban en la teoría cuántica y la física teórica.

Fue licenciado en Física Fundamental por la Universidad Complutense de Madrid y obtuvo el título de Doctor por el Departamento de Óptica de la misma universidad. Ha trabajado, entre otros, en la Universidad de Castilla-La Mancha, EE UU y Austria. Actualmente colabora con el grupo de Teoría Cuántica de la Información del Instituto de Ciencias Fotónicas (Barcelona) y es director de la División Teórica del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania desde el año 2001.

Su investigación se centra en la teoría cuántica de la información, ha publicado más de 200 artículos en revistas de prestigio y es uno de los autores más citados ­de su campo. Tiene numerosos premios en reconocimiento a su trabajo entre los que destacan la medalla Franklin en física, el premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica y la medalla de Honor del Instituto Niels Bohr.

 

Tecnologías cuánticas

La charla ofrecida por Ignacio Cirac fue de un nivel bastante alto así que nuestro resumen de la misma también lo es. En caso de que el lector no entienda alguno de los conceptos puede preguntar en los comentarios y lo intentaremos aclarar. La charla comenzaba con las razones para el desarrollo de una computación diferente a la que tenemos hoy en día. Actualmente, la computación tal y como la conocemos está llegando a sus límites físicos. Los transistores utilizados en los ordenadores son cada vez más pequeños y más rápidos. Tal es el punto que, en los más pequeños fabricados lo que se tiene es que los electrones, al viajar por el circuito se salen del camino que les ha sido marcado debido al efecto túnel. Esto provoca fallos en el funcionamiento y hace que necesitemos una nueva forma de hacer ordenadores si queremos llegar a velocidades mayores o a poder procesar una mayor cantidad de información. Así es cómo se llega a usar las propiedades cuánticas de la materia para hacer un nuevo tipo de ordenadores: los computadores cuánticos.

En la base de la computación cuántica se encuentran los qubits o bits cuánticos. Estos son unidades de información similares a los bits clásicos, pero mucho más eficientes. Utilizando la superposición de estados cuánticos de la materia se llega a que tres qubits cuánticos tienen  (8) estados cuánticos simultáneos. Eso implica que contienen mucha más información que los bits clásicos.

Uno de los procesos más utilizados en el funcionamiento de los ordenadores es el de la factorización de números que se utiliza en la encriptación. Esta se emplea para seguridad de las comunicaciones, por ejemplo, para mantener las tarjetas de crédito seguras en transacciones por internet. Este proceso es muy largo para un ordenador convencional siendo que el tiempo que tarda el mismo en factorizar un número crece de forma exponencial con el número de cifras del mismo. Con los ordenadores cuánticos este tiempo tendrá una tasa de incremento cuadrática, lo cual, en el caso de números especialmente grandes, se traducirá en una gran reducción del tiempo de procesamiento. Otra gran utilidad de los computadores cuánticos será que se podrán mejorar considerablemente las simulaciones de moléculas grandes. Actualmente las mismas presentan problemas debido a que con el aumento de las partículas implicadas aumenta exponencialmente el tiempo que se necesita para realizar la simulación. De la misma forma, mejoraría considerablemente la simulación del comportamiento de nuevos materiales.

La creación de un nuevo tipo de computadores también presenta nuevos problemas y nuevos retos. Uno de los más graves, desde el punto de vista de la seguridad es, precisamente, su velocidad. Si tenemos una gran velocidad a la hora de descifrar la información eso implica que se podrán desencriptar los mensajes y las comunicaciones serían mucho menos seguras. Para contrarrestarlo se están desarrollando nuevos métodos de encriptación (criptografía cuántica) que permitan que las comunicaciones sigan siendo seguras. Con los nuevos métodos, por ejemplo, en las tarjetas de crédito, se conseguiría que se puedan usar pero que la información que contienen se destruya al intentar copiarla y que, además, avise al creador de la información para que este pueda tomar medidas. También se está trabajando en un nuevo sistema de navegación con una base distinta al GPS: el acelerómetro que pretende tomar la posición y la velocidad inicial del vehículo y, a partir de ahí, guiar al mismo utilizando la aceleración (tanto su valor, como su dirección y sentido). De esta forma lo que se consigue es que no necesite captar señales y poder guiar al vehículo, por ejemplo, a través de los túneles.

A la hora de intentar construir los nuevos computadores una gran dificultad es que la probabilidad de fallar aumenta exponencialmente con el número de qubits implicados en el proceso. Esta es una de las razones por las cuales la computación cuántica es aún inviable. El fallo se intenta corregir enviando información redundante, de forma que si la información que llega es siempre la misma, salvo casos muy aislados, estos se puedan corregir. Aun así, los procesos llevados a cabo por los computadores cuánticos tienen que serlo en condiciones de perfecto aislamiento para reducir todo lo posible los fallos en los mismos.

Actualmente muchas grandes empresas están invirtiendo en la investigación y el desarrollo de los computadores cuánticos. Están saliendo los primeros prototipos de computadores, lo que implica que es una tecnología factible. La computación cuántica, sin embargo, no está muy avanzada aún, de forma que es un campo de investigación que tendrá un gran crecimiento en el futuro.

 

Marina P.

 

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