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La fuerte apuesta para lograr que las computadoras cuánticas funcionen - Chiara Decaroli

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    El contenido de este cilindro metálico
    podría, o bien, revolucionar la tecnología
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    o ser completamente inútil,
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    todo depende de si podemos aprovechar
    la extraña física de la materia
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    a escalas muy, muy pequeñas.
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    Para tener la oportunidad de hacerlo,
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    debemos controlar el entorno
    de forma precisa:
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    el ancho del tablero y las patas
    protegen de la vibración de las pisadas,
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    los ascensores cercanos,
    y el abrir y cerrar de puertas.
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    El cilindro es una cámara de vacío,
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    sin ninguno de los gases del aire.
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    Dentro de la cámara de vacío
    hay un pequeño compartimiento,
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    extremadamente frío
    accesible por pequeños rayos láser.
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    Dentro hay partículas ultrasensibles
    que componen la computadora cuántica.
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    ¿Qué hace que estas partículas
    merezcan el esfuerzo?
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    En teoría, las computadoras cuánticas
    podrían superar los límites
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    de las computadoras clásicas.
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    Las computadoras clásicas
    procesan los datos en forma de bits.
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    Cada bit puede cambiar entre
    dos estados marcados como 0 y 1.
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    Una computadora cuántica usa
    algo denominado cúbit,
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    que puede cambiar entre 0, 1 y
    lo que se llama una superposición.
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    Si el cúbit está en su superposición,
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    contiene mucha más información
    que un 1 o un 0.
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    Puedes pensar en estas posiciones
    como puntos en una esfera:
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    los polos norte y sur de la esfera
    representan el 1 y el 0.
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    Un bit solo puede cambiar
    entre estos dos polos,
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    pero cuando un cúbit está
    en superposición,
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    puede estar en cualquier punto
    de la esfera.
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    No podemos localizarlo exactamente...
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    en el momento que lo leemos,
    el cúbit se convierte en un 0 o un 1.
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    A pesar de que no podemos observar
    el cúbit en su superposición,
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    podemos manipularlo para realizar
    operaciones concretas en ese estado.
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    A medida que el problema se complica,
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    una computadora clásica necesita
    más bits para resolverlo,
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    mientras que una computadora cuántica
    podrá teóricamente manejar
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    problemas cada vez más complicados
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    sin requerir tantos más cúbits como
    una computadora clásica bits.
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    Las propiedades únicas de
    las computadoras cuánticas
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    son el resultado del comportamiento de
    partículas atómicas y subatómicas.
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    Estas partículas tienen estados cuánticos,
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    que correspondan al estado del cúbit.
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    Los estados cuánticos son muy frágiles,
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    fácilmente destruibles por temperatura
    o fluctuaciones de presión,
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    campos electromagnéticos perdidos,
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    y colisiones con partículas cercanas.
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    Por eso las computadoras cuánticas
    necesitan una configuración tan elaborada.
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    También por eso, por ahora,
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    el poder de las computadoras cuánticas
    sigue siendo en gran medida teórico.
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    Por ahora, solo podemos controlar pocos
    cúbits en el mismo lugar al mismo tiempo.
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    Hay dos componentes clave involucrados
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    en la gestión efectiva de estados
    cuánticos volubles:
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    los tipos de partículas que usa
    una computadora cuántica,
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    y cómo manipula esas partículas.
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    Por ahora, hay dos enfoques principales:
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    trampa de iones y
    cúbits superconductores.
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    Una computadora cuántica de trampa
    de iones utiliza iones como partículas
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    y los manipula con láseres.
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    Los iones se alojan en una trampa
    hecha de campos eléctricos.
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    Las entradas de los láseres dicen a
    los iones qué operación hacer
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    haciendo que el estado del cúbit
    gire en la esfera.
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    Para usar un ejemplo simplificado,
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    los láseres pueden plantear la pregunta:
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    ¿Cuáles son los factores primos de 15?
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    En respuesta, los iones pueden
    liberar fotones:
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    el estado del cúbit determina
    si el ion emite protones
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    y cuántos protones emite.
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    Un sistema de imágenes recolecta
    esos fotones y los procesa
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    para revelar la respuesta: 3 y 5.
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    Las computadoras cuánticas de cúbit
    superconductores
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    hacen lo mismo de diferente manera
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    usando un chip con circuitos eléctricos
    en lugar que con una trampa de iones.
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    Los estados de cada circuito eléctrico
    traducen el estado del cúbit.
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    Pueden ser manipulados con entradas
    de electricidad en forma de microondas.
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    Así que, los cúbits provienen
    de iones o circuitos eléctricos,
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    actuando o por láseres o por microondas.
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    Cada enfoque tiene ventajas y desventajas.
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    Los iones pueden ser manipulados
    de forma muy precisa
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    y permanecen un largo tiempo,
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    pero al añadir más iones a la trampa,
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    cada vez se hace más difícil
    controlar cada uno con precisión.
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    Aún no podemos contener
    suficientes iones en una trampa
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    como para hacer cálculos avanzados,
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    pero una posible solución podría ser
    conectar muchas trampas pequeñas
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    que se comuniquen entre ellas
    a través de fotones,
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    en lugar de tratar de crear
    una trampa grande.
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    Los circuitos superconductores hacen que
    las operaciones sean más rápidas
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    que con iones atrapados
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    y es más fácil aumentar el número
    de circuitos en una computadora
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    que el número de iones.
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    Pero los circuitos son
    también más frágiles
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    y tienen una vida útil más corta.
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    Y a medida que avancen
    las computadoras cuánticas
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    seguirán estando sujetas a
    las restricciones del entorno
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    necesarias para preservar
    los estados cuánticos
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    Pero a pesar de todos estos obstáculos,
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    ya hemos logrado hacer cálculos
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    en un reino al que no podemos
    entrar o ni siquiera observar.
Title:
La fuerte apuesta para lograr que las computadoras cuánticas funcionen - Chiara Decaroli
Speaker:
Chiara Decaroli
Description:

Vea la lección completa en: https://ed.ted.com/lessons/the-high-stakes-race-to-make-quantum-computers-work-chiara-decaroli

Las computadoras cuánticas podrían finalmente superar los límites de cálculo de las computadoras clásicas. Se basan en el comportamiento de las partículas atómicas y subatómicas, cuyos estados cuánticos son increíblemente frágiles y fácilmente destruibles, por lo que esta tecnología sigue siendo en gran medida teórica. ¿Cómo funcionarían las computadoras cuánticas? Y ¿son realmente posibles? Chiara Decaroli lo investiga.

Lección por Chiara Decaroli, dirigida por Artrake Studios.
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:02

Spanish subtitles

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