Qbit

[Yuyu]

Qbit

« en: 16 de Enero de 2014, 00:23:57 am »

Diseño y mecánica de Yuyu
Creative Commons -.BY.NC.ND.SA Por Yuyu 2014

VERSIÓN: v1.0 por Yuyu Enero 2014
JUGADORES: 2 // ilimitado
EDAD: 8 años en adelante
DURACIÓN: 10 / 20 minutos depende número jugadores
CATEGORÍA: Fichas Qbit y dados
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Computación Cuántica

Probablemente es una de las más apasionantes aplicaciones potenciales de la mecánica cuántica sera la aplicada a la computación. Pero ¿ en qué consiste la Computación Cuántica ? ; aunque hay mucho de ciencia ficción, detrás hay una base científica solida.

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es pensar en el tamaño, mejor dicho deberíamos entender cómo ha sido el tema de la miniaturización electrónica, para tratar de entender el origen y objetivos de la computación clásica.

Probablemente la primera computadora electrónica digital fue ENIAC ( Electronic Numerical Integrator and Computer ) esta fue construida en la Universidad de Pensilvania y presentada al publico en 1946, su capacidad de calculo era de 5000 sumas y 300 multiplicaciones en 1 segundo, a la que la leyenda negra de esta maquina se le atribuían los apagones que sufría la ciudad ya que consumía la increíble cantidad de 160 Kw. ( 160.000 watios ).

ENIAC ocupaba una superficie de 167 metros cuadrados, pesaba 27 Toneladas y medía 30 metros de largo x 2,4 metros de alto y 0,9 metros de fondo, su interior estaba compuesto por 17.468 lamparas de vacío, 7200 diodos de cristal, 1500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Requería operar manualmente 6000 interruptores. Vamos como para llevársela en el bolsillo.

En 1947 aparecieron los transistores ( Jhon Barden, Walter Houser y Willian Bradford fueron galardonados con el Premio Novel de Física en 1956 ). Y las cosas cambiaron muchísimo. Lo que dio pie a que aparecieran nuevos elementos electrónicos y cada vez más pequeños.

En 1959 se desarrollo el primer Circuito Integrado ( Chip ) creado por Jack Kilby, Premio Novel de Física en el año 2000.

Con la invención del circuito integrado todo cambio, aparecían nuevos aparatos y cada vez más pequeños y mas compactos si cabe. El proceso de miniaturización continuó, hasta llegar al microchip, que permite almacenar un número compuesto de 9 dígitos y 4 letras lo que implicaba mas de 70 trillones de posibilidades.

El microchip nos puso en lo mas alto en lo que a tecnología se refiere y por este motivo disponemos ahora de dispositivos como Ipad, Iphone, SmatPhones etc., procesadores de doble núcleo, cuádruple núcleo y hasta óctuple núcleos.

Lo que realmente sucede es que la miniaturización está llegando a su máximo limite. ¿Es posible avanzar más?

Por su puesto que si, la barrera que se interpone a esto no es tecnológica, sino teórica... el elemento básico de la computación actual es el bit de información, que solo puede tener dos valores 0 o 1.

0         1

En el universo de la física clásica los estados de un bit solo pueden ser 0-1, pero solo se puede almacenar uno de esos valores.
En el universo cuántico las reglas del juego cambian y cambian mucho, ¿ Porqué ? por que el valor que puede tomar es tanto 0 como 1, osea los dos a la vez. Esto es debido a la llamada superposición cuántica.

¿Y si pudiéramos tener un computador con superposición cuántica?

Las partículas tendrían múltiples estados de forma simultanea. La unidad básica de información sera el Qbit, que podría almacenarse en un átomo de hidrógeno, de forma que el Qbit tendría un valor de “0” en su estado mas bajo, y de “1” en el mas alto, según la posición en la que se encontrara el electrón en el átomo.

Como se puede imaginar esto es sumamente interesante ya que el electrón puede estar en los dos estados definidos, al contrario de la computación clásica que solo admite uno de ellos.

Pero en la computación cuántica, el electrón se encuentra en estado de superposición y puede llegar almacenar hasta 3700 estados diferentes.

Cada uno de los Qbit podría funcionar como un pequeño computador trabajando en paralelo con los demás Qbit, la potencia de calculo de este tipo de computador seria simplemente increíble.

Las claves criptográficas de hoy son imposibles de descifrar con las computadoras actuales, no es posible o serian necesarios millones de años para descifrar sus claves con los ordenadores actuales, como por ejemplo realizar la factorización de un número de 1000 dígitos.

Con un computador cuántico seria cosa de unos minutos.

El problema técnico al que se enfrentan los ingenieros, tiene que ver con la forma de superar la LEY DE TOY STORY, que ni es ley, ni fundamento, ni nada, pero sirve para explicar la primera ley de la Mecánica Cuántica, que viene a decir que el mundo cuántico desaparece cuando se intenta observarlo, por lo que no hay manera de observarlo ya que como ocurre con los juguetes de la película, cuando intentas observarlos su estado desaparece y dejan de tener vida.

La dificultad consiste entonces en como mantener al Qbit aislado para evitar la descoherencia cuántica y permitir así que el Qbit pueda trabajar sin ser “interrumpido” por ningún elemento y de esta forma que no pierda su cualidad cuántica.

Se están intentando diferentes maneras, pero en principio de lo que se trata es de mantener al Qbit en una “ trampa iónica “, es decir manteniéndolo suspendido entre unos campos magnéticos y haz de rayos láser.

No sabemos como sera el computador del futuro, pero lo que si podemos decir es que venir ...... vendrán.

Según Stephen Hawking:

Los principios de la informática cuántica ya los conocemos perfectamente, es solo su puesta en practica lo que es difícil.

Lo que está por venir en este sentido, es sencillamente ESPECTACULAR.

Bueno si fuisteis capaces de leer hasta aquí, es posible que tengáis una cierta idea de lo que irá el juego que os presento, he intentado hacerlo lo más simple posible teniendo en cuenta lo complicado que puede resultar el estudio en detalle de la computación cuántica, de hecho ni siquiera es necesario imprimir ningún material, con papel y lápiz podéis crearos los dos Qbit necesarios por jugador para probar el juego, con unas fichas de parchís, unos dados y la tabla que acompaña el pdf ya tendréis todo lo necesario.

Para los analistas u observadores, podéis comprobar que el número de ceros y unos es desigual, pero no os preocupéis por que ese azar controlado tiene su por qué y no supone ningún impedimento ya que forma parte de la mecánica de Qbit.

Os dejo una ficha del inicio y desarrollo de una partida, que os mostrara en resumen como se juega.

Espero que lo disfrutéis, a imprimiryjugar un saludo.

[Imprimir y Jugar]

CONTENIDO FORO ORIGINAL IMPRIMIRYJUGAR.COM

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Qbit.pdf