viernes, 5 de mayo de 2017

Científicos chinos dan salto cuántico en computación

El profesor Lu Chaoyang (c) revisa el estado operativo de la máquina de cómputo cuántico.

Un equipo de científicos chinos construyó la primera máquina de computación cuántica del mundo capaz de superar a los computadores clásicos, o convencionales, en lo que constituye un hito en esta área.

El logro fue anunciado hoy miércoles en una conferencia de prensa en el Instituto de Estudios Avanzados de Shanghai de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Para muchos expertos, la computación cuántica podría eclipsar en cierto modo el poder de procesamiento de los supercomputadores de hoy en día.

La manipulación de entrelazamiento de multipartículas es el núcleo de la tecnología de computación cuántica, y se ha convertido en el foco de la competición internacional en la investigación de la misma.

Recientemente, Pan Jianwei, uno de los físicos cuánticos más respetados del país y quien es miembro de la Academia de Ciencias de China, junto con sus colegas Lu Chaoyang y Zhu Xiaobo, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, y Wang Haohua, de la Universidad de Zhejiang, establecieron dos récords internacionales en el control cuántico de los números máximos de qubits fotónicos entrelazados y qubits superconductores entrelazados.

Pan dijo que, en principio, los computadores cuánticos pueden resolver ciertos problemas con más rápidez que los clásicos. A pesar de los sustanciales progresos de las dos décadas pasadas, la construcción de máquinas cuánticas que verdaderamente pueden batir a los equipos clásicos en algunas tareas específicas -- un importante hito, denominado "supremacía cuántica" -- sigue siendo un reto difícil de superar.

En la búsqueda de la supremacía cuántica, el muestreo de bosones, un modelo de computador cuántico intermedio (no universal) concentra gran parte de la atención, dado que requiere de menos recursos físicos que aquellos necesarios para construir computadores cuánticos ópticos universales, señaló Pan.

El año pasado, Pan y Lu desarrollaron la mejor fuente fotónica individual del mundo basada en puntos cuánticos semiconductores.

En la actualidad, los dos expertos están utilizando una fuente fotónica individual de alto rendimiento y un circuito fotónico electrónicamente programable para construir un prototipo multifotónico de computación cuántica que desempeñe la tarea del muestreo de bosones.

Los resultados de la prueba muestran que la proporción de muestreo de este prototipo es, por lo menos, 24.000 veces más rápida que la de máquinas similares construidas en otros países, según el equipo de Pan.

Al mismo tiempo, este prototipo es entre 10 y 100 veces más rápido que el primer computador electrónico, ENIAC, y el primer computador de transistores, TRADIC, en la ejecución del algoritmo clásico, según Pan.

La del equipo chino es la primera máquina de computación cuántica basada en fotones individuales que va más allá del computador clásico temprano, y finalmente hace expedito el camino hacia un computador cuántico capaz de derrotar a los clásicos. Este logro fue publicado en Internet en días pasados, en la última edición del sitio especializado Nature Photonics. 

Fuente:laestrella

El chip cuántico de Google superará al mayor superordenador antes de 2018


Un equipo de investigadores de Google, dirigidos por John Martinis, pretende desarrollar un chip cuántico que logre la “supremacía cuántica” en los próximos meses, según leemos en la MIT Technology Review.  Martinis –que, a la hora de poner fecha a su logro, quizás se haya tomado algo haciendo honor a su apellido-  asegura que el dispositivo deberá ser capaz de ejecutar un tipo cálculo que hoy es imposible para cualquier ordenador convencional.


Al margen de la hipótesis de las copas (es broma, Google), una de las razones para la confianza del equipo del gigante digital se basa en que ya ha desarrollado un nuevo chip cuántico para probar las características de diseño claves para elaborar un dispositivo capaz de asumir la prueba en la que competirá en una especie de carrera contra los superordenadores más grandes del mundo.

CHIP CUÁNTICO Y CUBITS

Los chips cuánticos representan los bits de datos en forma de cubits, que permiten realizar cálculos muy complejos gracias a propiedades físicas contrarias a la lógica que ofrece la mecánica cuántica. Gracias a ellas el cúbit es una unidad de información que no tiene el valor de 0 y 1, sino que puede tener los dos valores a la vez en ciertas circunstancias, gracias a la superposición cuántica.

Tal como explicamos ya en Nobbot, ese número de estados posibles va a permitir multiplicar de forma exponencial las capacidades de cálculo de estos equipos. Una potencia que el usuario de a pie, por el momento, no va a aprovechar, pues, para leer el correo, acceder a redes sociales o jugar a juegos, no hace falta un sistema cuántico. Pero en sectores de investigación o de seguridad sí supondrá un paso de gigante.

De momento, la computación cuántica sólo ha sido demostrada con pequeños grupos de cubits. Google ha publicado los resultados de un chip que tiene nueve cubits dispuestos en línea, pero Martinis afirma que necesitará una red de 49 para su experimento de supremacía cuántica. Sin embargo, al margen de la consecución de este reto, estos ordenadores necesitarán tener mucho más que 50 cúbits para ser capaces de ejecutar trabajos útiles.

UN ORDENADOR CON CINCO ÁTOMOS

En 2016, se dio el pistoletazo de salida en esta carrera por la creación de superordenadores cuánticos con la publicación en «Nature» se una investigación en la que se logró fabricar un pequeño ordenador cuántico, constituido por cinco átomos y, por ello, por cinco cubits. Su gran novedad fue que este ordenador era programable.

Se tratará por tanto de un logro más académico que otra cosa aunque, de conseguirse, abrirá un futuro muy esperanzador para la creación de estos ordenadores. Según señala el profesor de la Universidad de Maryland (EEUU) y cofundador de la start-up de computación cuántica IonQ, Chris Monroe, “después, aún será necesario averiguar cómo volverlo más escalable y programable”.

Fuente: nobbot

Físicos diseñan material en 2D que pudiera ser utilizado para la computación cuántica

Investigadores de la Universidad de California Irvine, conjuntamente con colegas de la Universidad de Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de la Universidad de Princeton, la Universidad de Fudan y la Universidad de Maryland, exploraron la física que subyace detrás de los estados 2D de nóveles materiales y determinaron que sus hallazgos podrían impulsar a los ordenadores a nuevos niveles de velocidad y potencia.

La investigación se lleva a cabo a temperaturas extremadamente frías y a diferencia de las tecnologías tradicionales basadas en silicio, los portadores de señal no son electrones, sino  Dirac o fermiones de Majorana, un tipo de partículas sin masa que se mueven a casi la velocidad de la luz.

Jing Xia, profesor asociado de física y astrología de la UCI y partícipe del estudio, expresa: “Finalmente, podemos tomar esas exóticas teorías de alto nivel en física y hacer algo útil. Estamos explorando la posibilidad de concebir ordenadores cuánticos topológicos (actualmente teóricos), para los próximos 100 años.”

Uno de los principales retos de este tipo de investigación, es el manejo y análisis de muestras de materiales minúsculos, a sólo dos átomos de espesor, unas cuantas micras de longitud y pocas micras de diámetro. El laboratorio de Xia en la UCI, está equipado con un interferómetro de Sagnac, un microscopio de fibra óptica que él mismo construyó y se considera el microscopio magnético más sensible en el mundo.

Valiéndose de la potente herramienta, los investigadores pudieron observar detalladamente el magnetismo en un microscópico copo de teluro de cromo germánico (CGT); el compuesto, que crearon, fue visto a -387 grados Fahrenheit. CGT es un primo de grafeno, una película de carbono atómico súper delgada. Desde su descubrimiento, se ha considerado al grafeno como un reemplazo potencial para el tradicional silicio, debido a la velocidad a la que las señales electrónicas viajan a través de su superficie casi perfectamente plana, proyectándose su utilización en la confección de computadoras de próxima generación y otros dispositivos.


Pero eso no es todo; ciertos componentes del ordenador, como los sistemas de memoria y almacenamiento, deben estar hechos de materiales que cuenten con ambas propiedades: electrónicas y magnéticas. El grafeno tiene la primera, pero no la segunda. CGT tiene ambas cosas.

Los portadoras de señal en estos superconductores 2D son fermiones de Majorana, que podrían ser utilizados para una operación de trenzado, que los teóricos creen, es vital para la computación cuántica. La cuestión ahora es tratar de lograr esto a temperaturas normales.

En 2012, el laboratorio de Xia entregó a la Agencia Investigación Avanzada de la Defensa, un oscilador de radiofrecuencia en torno a hexaboruro samario. La sustancia es un aislante que en su interior permite que la corriente hecha de fermiones de Dirac, fluya libremente en su superficie 2-D.

Utilizando un aparato especial construido en el laboratorio Xia, los investigadores de UCI aplican deformación por tracción a la muestra samario hexaboruro y manifestaron que podrían estabilizar el estado de la superficie 2-D en menos de 27 grados Fahrenheit.

Xia expresa: “Este trabajo es un gran paso hacia el desarrollo de futuros ordenadores cuánticos a temperatura casi ambiente.”

Fuente:tekcrispy

Descubren un cristal líquido tridimensional con gran potencial para la computación cuántica

Este cristal líquido cuántico tridimensional permite que cambie la orientación y la dirección en la que fluye la corriente eléctrica, lo que resulta muy útil para que se den propiedades cuánticas, caracterizadas por su inestabilidad.


Aprovechar la materia a nivel subatómico para construir computadoras es la obsesión de muchos gigantes tecnológicos, porque estos equipos serán miles de veces más poderosos que los mayores superordenadores de la actualidad. De hecho ya hay fabricantes como IBM que están empezando a comercializarlos, aunque se espera que en unos años la computación cuántica sea mucho más compleja.

Entre otras razones, porque la ciencia no deja de realizar hallazgos que pueden mejorar sus posibilidades. El último de ellos es un cristal líquido cuántico tridimensional, en el que las moléculas y sus electrones no se orientan siguiendo una dirección de flujo, lo que permite cambiar las propiedades magnéticas de la corriente eléctrica.

Para entender mejor este descubrimiento, este grupo de investigadores lo compara en su informe con los cristales líquidos convencionales (presentes en smartphones, relojes o televisores) y con cristales líquidos cuánticos, que se conocen desde hace años.

En los primeros las moléculas fluyen libremente como si fueran un líquido, pero todas están orientadas en la misma dirección, como en un sólido. En los cristales líquidos cuánticos, los electrones de las moléculas se alinean siguiendo direcciones muy determinadas, lo que hace que el material tenga diferentes propiedades magnéticas.

El cristal líquido cuántico tridimensional se diferencia de estos en que las moléculas se organizan siguiendo tres direcciones, lo que hace que la orientación y la dirección en la que fluye la corriente eléctrica cambie completamente sus propiedades magnéticas.

En esta especie de cristal líquido cuántico 3-D los electrones cambian sus propiedades magnéticas dependiendo de si fluyen hacia adelante o hacia atrás sobre un eje dado. Por ejemplo, pueden convertir un mismo objeto en magnético y en no magnético al mismo tiempo, y modificar la intensidad del magnetismo y su orientación.

¿Y qué aplicaciones tiene esto para la computación cuántica? Pues que con este cristal se podrían dar las condiciones apropiadas para generar propiedades cuánticas sin el riesgo de que se destruyan, ya que los materiales usados hasta ahora no garantizaba su estabilidad.

De hecho existe una técnica llamada computación cuántica topológica que emplea un tipo especial de superconductores para que la corriente eléctrica fluya sin pérdidas, en los que podrían emplearse estos cristales líquidos cuánticos tridimensionales.

Fuente:ticbeat

Google también quiere ser rey en la computación cuántica llegando en 2017 a "la supremacía de los 49 qubits"

Donde Google pone el ojo, pone la bala, y la computación cuántica tampoco se queda fuera de sus planes. La empresa lleva años trabajando en este campo y ahora, ni cortos ni perezosos, en Google aseguran que alcanzarán la "supremacía cuántica" para este 2017.

¿Qué es esto de la "supremacía cuántica"? Una manera de expresar la seguridad que tienen en cuanto al nuevo chip que han fabricado, el cual permitirá según el gigante tecnológico llegar a un nivel de cálculo más allá de cualquier computadora actual. Aquí la batalla no está tanto en hardware con los núcleos del procesador o los GB de RAM, sino en los qubits, y desde Google dicen que el primer objetivo para esta supremacía son 49 qubits.

Esto es increíble

Se habla de que la computación cuántica es el futuro de los ordenadores al permitir cálculos y operaciones mucho más complejas en menos tiempo. Igual que las computadoras "clásicas" operan con bits, las cuánticas lo hacen con qubits, siendo una de las claves el que se puedan realizar varias operaciones simultáneas sobre un único qubit (gracias al entrelazamiento y la superposición de estados, como nos explicaron muy detalladamente en Genbeta).

¿Qué ocurre entonces con Google y sus metas en cuanto a la computación cuántica? El último chip que los de Mountain View han logrado fabricar es de seis qubits, siendo un reto en cuanto a fabricación dado que el diseño es clave para que haya un buen desempeño sin interferencias. Pero según recogen en el MIT, John Martinis (jefe del grupo de investigación de Google en esta materia) ha dicho que tras lograr esto están listos para evolucionar más deprisa y que ya están trabajando en diseños para dispositivos con entre 30 y 50 qubits.


Este experimento al parecer vería la luz a finales de este año y sería relativamente un pequeño avance dado que aún queda mucho por hacer (según Martinis). Pero de este modo vería desde el retrovisor a Intel, IBM y Microsoft, compañías que también están compitiendo en esta carrera cuya liebre aspira a ser la computación del futuro.

Una carrera con cuatro titanes y trabajo sub-atómico

Google ya hacía ruido con la cumputación cuántica en 2013 (usándolo para las Google Glass, cuando este área estaba aún en un estado muy temprano de desarrollo. El empeño del gigante tecnológico se iba viendo con las actualizaciones de su inicial D-Wave, si bien no parecía que en un principio la evolución fuese demasiado notable con el D-Wave 2.

En ese momento además ya se iban aclarando los campos de aplicación de esta computación cuántica primigenia, y ya se hablaba de su posible utilidad en inteligencia artificial, seguridad y criptografía. Poco a poco además veíamos avances en hardware más allá de los procesadores, como los avances hacia el disco duro cuántico a principios de 2015.

En los últimos años hemos visto aproximaciones a discos duros cuánticos y chips fotónicos entre otros

Ese año vimos el chip fotónico que desarrollaron la Universidad de Bristol y la compañía NTT, el cual abría las puertas de la computación cuántica a la multitarea, y otra declaración de intenciones de Google, quienes aseguraban que su ordenador cuántico era 100 millones de veces más rápido que uno convencional. Pero como decíamos esto no es un viaje en solitario, sino una carrera de titanes, e IBM también ha ido mostrando sus avances, de hecho ofrecieron que cualquier usuario pudiese comprobar el comportamiento de su procesador cuántico de cinco qubits.


Por su parte, en Microsoft anunciaron que iban a poner más esfuerzos para avanzar en esta particular carrera con un enfoque distinto al de IBM y Google: una computación cuántica escalable recurriendo a qubits topológicos (basada en aniones). Mientras, en Intel apostaban por los transistores de silicio también en esta computación.

En el futuro a corto plazo queda ver si Google finalmente muestra la patita con sus 50 qubits. En IBM calculaban que llegarían a los procesadores a 50 y 100 qubits en los próximos 10 años (según decían en 2016) y hace poco más de un mes vimos que en la Universidad de Michigan estaban trabajando con pulsos láser, aplicándolos a la computación cuántica para lograr a largo plazo ordenadores que trabajarían hasta 100.000 veces más rápido que los actuales.

Fuente:xataka

domingo, 6 de marzo de 2016

¿El principio del fin de la criptografía actual? Crean la primera computadora cuántica escalable

Un equipo de investigadores del MIT y la Universidad de Innsbruck han diseñando y construido una computadora cuántica escalable de cinco átomos. Con éste equipo y utilizando pulsos láser, han sido capaces de implementar el algoritmo de Shor, la llave maestra para abrir (casi) cualquier clave criptográfica.

Muchos de los sistemas de cifrado actuales (ya sean tarjetas de crédito, secretos de estado o los memes que mandamos a través de algunas apps de mensajería) se basan en criptografías de fuente abierta. Precisamente el tipo de criptografía que este hallazgo haría obsoleta. Puede ser que estemos ante el primer paso de la siguiente gran revolución de la criptografía moderna.

La llave maestra de internet



En 1994, Peter Shor diseñó los planos de la gran llave maestra. Es decir, desarrolló un algoritmo cuántico que, de ser implementado en una máquina cuántica operativa, haría muchos de nuestros sistemas de cifrado obsoletos. Como hemos explicado otras veces, el cifrado o encriptación de clave pública se basa grosso modo en la existencia de cálculos que sobrepasan nuestra capacidad de computación actual.

Es un hecho computacional muy conocido: multiplicar dos números y obtener el resultado, es muy sencillo y rápido. Pero coger el resultado y averiguar qué qué dos números se han multiplicado (la factorización) es un infierno. Todos sabemos que 15 es el resultado de multiplicar 3 y 5. Pero con forme asciende el número de dígitos todo se hace más complicado, lento y laborioso. El número RSA-768 (un número de 232 dígitos) fue factorizado en 2009 tras dos años del trabajo de un grupo de investigadores.

Los RSA son un conjunto de número semiprimos muy grandes que forman parte del RSA Factoring Challenge, una competición para promover la investigación computacional. Por ejemplo, RSA ofrece 100.000 dólares al primero que factorice el número RSA-1024 que tiene 302 dígitos. Parece sencillo, pero antes de que nadie se lance a ello, los dos años de trabajo del RSA-768 serían unos 2000 años en un ordenador de sobremesa.

El cerrajero cuántico

Por ello, con la creación de una computadora cuántica escalable no solo han demostrado que el algoritmo de Shor, el algoritmo cuántico más complejo que tenemos, es implementable realmente. Sino que, de esta manera, todo lo que hay que hacer para computar un número mayor es hacer más grande el equipo. Es un enorme paso porque como explicaba Isaac Chuang, profesor de física e ingeniería eléctrica en el MIT y uno de los investigadores del proyecto: "La computación cuántica ha dejado de ser un asunto de física básica, ahora es un asunto de ingeniería". Tiempos nuevos para la criptografía.

Fuente: https://news.mit.edu
Imágenes :Alper Çuğun

Una diminuta 'start-up' quiere vencer a Google con su primer chip cuántico

Rigetti Computing cree que su primer prototipo estará listo en dos años y que una pequeña empresa es mejor entorno para escalar sus avances


La espaciosa sede de la start-up Rigetti Computing en California (EEUU) dispone de tres neveras pero sólo una aloja comida. Las otras dos utilizan helio líquido para enfriar unos chips informáticos experimentales hasta una fracción de un grado del cero absoluto. La empresa, de dos años de antigüedad, intenta desarrollar el hardware necesario para crear un ordenador cuántico, que podría superar a cualquier máquina convencional al aprovecharse de la mecánica cuántica.

El objetivo de la empresa es producir un prototipo de chip antes de finales de 2017 que sea mucho más complejo que los que fabrican otros grupos que trabajan en el desarrollo de ordenadores cuánticos totalmente programables. La siguiente generación de chips debería poder acelerar algunos tipos de aprendizaje de máquinas y ejecutar simulaciones químicas altamente precisas que podrían desvelar nuevos tipos de procesos industriales, según Chad Rigetti, el fundador y CEO de la empresa.

El responsable explica: "Los chips que lanzaremos podrán resolver unos problemas muy complejos". Como ejemplo, cita el proceso Haber-Bosch, utilizado para fabricar amoniaco en la producción de fertilizante, el cual se ha calculado que consume el 2% de la energía de todo el mundo. Identificar un catalizador más eficiente para la reacción podría resultar extremadamente valioso.

Rigetti tiene planes de llegar a ofrecer una especie de servicio de computación cuántica en la nube, que los clientes contratarían para utilizar los chips superconductores de la empresa para resolver problemas. También desarrolla un software que facilita que otras empresas escriban código para su hardware cuántico.

Ese plan requiere que Rigetti haga algunos avances científicos y desarrolle un tipo de ingeniería que hasta ahora está costando bastante trabajo a laboratorios gubernamentales, académicos y corporativos. Aunque los físicos han trazado las bases de cómo se podrían diseñar los ordenadores cuánticos y qué beneficios podrían aportar, llegar a construirlos está resultando complicado.

Foto: Un chip de computación cuántica hecho por Rigetti Computing con tres bits cuánticos, que representan bits digitales utilizando estados cuánticos.

Fabricar un ordenador cuántico requiere cablear unos dispositivos llamados qubits, que representan bits digitales de datos utilizando delicados estados de la mecánica cuántica. Al igual que los componentes básicos de un ordenador convencional, pueden codificar o bien un 0 o un 1. Pero también pueden adquirir un estado que es, en esencia, ambos al mismo tiempo. Cuando los qubits interactúan en ese estado de "superposición", pueden coger atajos computacionales imposibles para los ordenadores convencionales.

Los físicos han hecho qubits de varias maneras diferentes. Pero los investigadores académicos y gubernamentales sólo han conseguido coordinar pequeñas cantidades de qubits. Una start-up canadiense llamada D-Wave ha vendido un chip con más de 1.000 qubits a clientes que incluyen Lockheed Martin y Google, pero la tecnología aún no ha demostrado definitivamente los beneficios de un ordenador cuántico.

Los qubits son difíciles de operar en grupo porque los estados cuánticos que utilizan para representar los datos son extremadamente delicados y los dispositivos generan interferencias entre sí. Rigetti afirma que su empresa ha diseñado un qubit que debería resultar lo suficientemente estable para ser escalable, y que puede ser producido mediante técnicas convencionales de fabricación de chips.

La start-up actualmente está probando un chip de tres qubits fabricado con circuitos de aluminio sobre una oblea de silicio, y el diseño planificado para el año que viene debería contener 40 qubits. Rigetti asegura que eso es posible gracias al diseño que ha creado su empresa que reduce el número de prototipos que tendrán que desarrollar de camino al diseño final. Las versiones con 100 qubits o más podrían superar a los ordenadores normales en las simulaciones químicas y el aprendizaje de máquinas, explica.

Otros que trabajan en la computación cuántica comparten la creencia de que la tecnología de qubit por fin ha llegado al punto en el que los dispositivos pueden combinarse en mayor número. El líder del laboratorio de Google de computación cuántica, que como Rigetti emplea qubits superconductores, calcula que podrá fabricar chips con unos 100 qubits fiables dentro de un par de años (ver El hombre que puede lograr que Google cree el primer ordenador cuántico útil). Investigadores de IBM, del laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU) y otros también han desarrollado qubits superconductores de alta calidad (ver Un nuevo chip de IBM refuerza la frágil información cuántica). Anteriormente, Rigetti trabajó en el grupo de investigación de computación cuántica de IBM.

"Es un momento muy emocionante", afirma el director del Centro para la Informática y Tecnología Cuántica de la Universidad del Sur de California (EEUU), Daniel Lidar. "Esto no es algo incremental; realmente empezamos a observar cómo varios grupos que trabajan en los qubits superconductores dan unos enormes pasos hacia delante". 

Sin embargo, aún dista mucho de estar claro cuándo se podrán fabricar unos chips cuánticos a gran escala, asegura Lidar. Hacer un esfuerzo serio para conseguirlo todavía requiere grandes inversiones, añade.

Los beneficios del negocio de publicidad en línea de Google habilitan a la empresa para dedicar unos enormes recursos a su laboratorio de computación cuántica si así lo desea. D-Wave, la única empresa que ofrece un chip superconductor a gran escala, emplea a más de 100 personas y ha recibido más de 120 millones de dólares (unos 107 millones de euros) de varios inversores, incluido el fundador de Amazon Jeff Bezos y la CIA.

La empresa de Rigetti hasta ahora ha recaudado cinco millones de dólares (unos 4,5 millones de euros) y emplea a 15 personas. Sostiene que los intensos confines de una start-up proporcionan el mejor entorno para abordar el gran reto de escalar la tecnología de qubits, y que de cara al futuro la empresa recaudará más dinero y ampliará la plantilla en función de las necesidades.

Fuente:http://www.technologyreview.es/