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Dic
08

Almacenan datos dentro de un átomo y los recuperan.

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.

Aun quedan muchos pasos que dar para llegar a explotar por completo todo este potencial, pero donde cada uno de estos avances dejan y marcan muchas veces un antes y un después.

Artículo completo (en inglés): http://www.scitech-news.com/ssn/index.php?option=com_content&view=article&id=575:news-bits-about-qubits-scientists-store-and-retrieve-data-inside-an-atom&catid=42:computing&Itemid=62

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2 Responses to “Almacenan datos dentro de un átomo y los recuperan.”


  1. diciembre 18, 2008 en 8:56 pm

    Sobre este asunto, el que nos podría dar una buena explicación sería nuestro compatriota Ignacio Cirac que, en el Instituo Max Planck, está ya practicando con estos ordenadores que él, con su ingenio, al frente de un equipo de físicos, está sacando adelante y que, cuando salga a la luz, de seguro que será, una auténtica bomba.

    Está claro que, de acuerdo con las ideas aceptadas hoy en día, toda la materia conocida estaría constituida a partir de estados ligados de quarks y leptones, es decir de los quarks u “up” y d “down”, electrones e y neutrinos v, y sus antipartículas. De todos estos objetos pueden existir hasta un total de otras dos familias más en la que los quarks reciben otras denominaciones como extraño y encanto o top y botton, y, los leptones, en vez de electrones, podrían ser muones o partículas tau.

    LO que quiero resaltar es el hecho de que estos objetos tienen en general masas distintas pero todos tienen en común que son partículas de espín 1/2.

    Si a estos objetos le añadimos los objetos de espín 1, que son los responsables de las interacciones entre ellos, resulta que el poseer esta propiedad mecánica llamada espín es una de las características más importantes de los obnjetos elementales que constituyen la materia y de los vehículos que utilizan estas partículas elementales para su comunicación.

    Así que, toda la materia que nos rodea se mueve y rota. Las partículas constituyentes no podrían ser menos, de ahí que no es de extrañar que las partículas elementales tengan momento angular, que es la expresiónn mecánica de la medida de su estado interno de rotación. La sorpresa es, quizá, que todas estas partículas tengan exclusivamente el valor no nulo, más bajo posible, que predice la mecánica cuántica.

    La idea atomista de Demócrito (¡si levantara la cabeza!), de que la materia se puede dividir en porciones cada vez más pequeñas hasta que este proceso tenga un final, puede ser o no cierta. No sabemos si lo que hoy consideramos como una partícula elemental, por el ejemplo, el electrón, se descubra en un futuro que está a su vez compuesto de otros objetos más pequeños y todavía por descubrir.

    Pero si finalmente existen esos objetos últimos indivisibles, que hoy en vez de átomos les denominaríamos partículas elementales, es legítimo tratar de clarificar desde un punto de vista teórico qué es lo que distingue a un objeto elemental de otro que no lo es, es decir, encontrar una definición plausible de partícula elemental.

    Una definición por exclusión podría ser que una particula elemental es un sistema mecánico que no posee estados , es decir, que no es posible modificar su estructura. Podremos aniquilarla, destruirla, pero nunca modificarla. Así que, sus únicos estados permitidos son solamente modificaciones cinemáticas de uno cualquiera de ellos.

    Bueno, empece por una cuestión y, como es mi costumbre, me desvio a otra y según va el comentario, ahora tendría que empezar con el formalismo cinemático y sus detalles técnicos, lo cual, no es lo apropiado aquí.

    Lo que sí está claro es que, conforme se puede leer en el trabajo que publica Chapu (para los amigos y en plan coloquial) y el Sr. Administrador para el público en general, es que, estamos llegando a unos extremos que, de seguir así, llegaremos antes de lo espsrado a cotas que estaban pensadas para el próximo siglo.

    La computación de la que el artículo nos habla tiene tal cantidad de implicaciones que, ni los mismos autores del trabajo han pensado aún en sus consecuencias, y, desde luego, una cosa es muy cierta, estamos hablando en el presente de algo que pertenece al futuro.

    En fin, no quiero cansar más, mi mujer me dice que, hablando de Física, soy capaz de aburrir a las farolas.

    Saludos amigos.

  2. diciembre 21, 2008 en 10:20 am

    Con lo interesante que es el artículo de arriba, debería estar esto lleno de comentarios. ¿Habeis pensado bien en la increíble noticia? ¿Poner datos dentro de un átomo y después recuperarlo? ¡Increíble! Hasta donde llegaremos.

    Un átomo 10 con exponente -15 de un metro, ¿cómo se puede dejar ahí unos datos?

    Y, si estamos hablando de gravarlos en el núcleo del átomo (dicen que la información se procesó en los electrones y se transfirió al núcleo), la cosa es más seria aúin, ya que, el núcleo del átomo es 1/100.000 veces menor que el átomo, o sea que el 99,99 por 100 del átomo son espacios vacíos -capas electrónicas- y el núcleo, hecho por protones y neutrones que, a su vez están conformados por los quarks up y dowm, ocupan un infinitesimal espacio que, de sólo pensarlo me mareo, y, no puedo más que asombrarme de que, se haya podido, situar en ese ínfimo lugar, dato alguno.

    Y, si finalmente, eso resulta ser así, estamos en presencia de otro hito de la computación cuántica que nos llevará a niveles impensables y de repercuciones tan grandes que, hasta podrían cambiar nuestra axctual forma de vida.

    ¡Una maravilla de la ciencia!


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