Arquitectura Cuántica

1. Resumen
2. Computación cuántica
3. Arquitectura de una computadora cuántica
4. Computadora cuántica
5. Conclusiones
6. Referencias

Resumen

La computación cuántica trata el almacenamiento y procesamiento de la información, a diferencia de la computación actual donde los bits pueden estar en un estado discreto y alternativo a la vez, en base a bits que mantienen dos estados simultáneamente en un instante determinado, reduciendo enormemente el tiempo de procesamiento. La teoría de la computación cuántica esta basada en las interacciones del mundo atómico y en futuras implementaciones de las computadoras cuánticas.

En este artículo se desarrollan los fundamentos y los elementos básicos que conforman la computación cuántica. También se presenta una arquitectura cuántica muy aceptada entre los investigadores que desde un principio han orientado sus investigaciones hacia lograr una arquitectura compatible con las actuales, de ahí que esta tiene muchas semejanza con las arquitecturas existentes, con elementos propios de la computación cuántica. En la última sección se relata brevemente los lineamientos que debe seguir el diseño de una computadora cuántica.

1. Introducción

A través de la historia el ser humano ha usado diversos materiales y utilizado múltiples mecanismos en el diseño, construcción y operación de máquinas que agilicen y automaticen la realización de cálculos y el procesamiento de información. La computadora para llegar a ser tal como la conocemos actualmente, ha pasado por un proceso de evolución iniciado hace aproximadamente 2500 años, algunos consideran que las computadoras no tiene más que unos cientos de años de evolución, y otros sostienen que es un fenómeno iniciado recientemente en el siglo pasado. Algunos hechos que han marcado hitos importantes en este proceso son descritos a continuación.

Antiguamente, los primeros modelos fueron manuales, estos se remontan aproximadamente hasta 500 A.C., cuando los egipcios inventaron un artefacto que consistía en una serie de esferas atravesadas por varillas; este artefacto fue cambiado y perfeccionado por los chinos; y posteriormente en el siglo XIII D.C. es cuando toma la forma clásica que conocemos; el ÁBACO está compuesto por 10 líneas con 7 esferas cada una, una línea corta todas las líneas en dos partes una más grande que la otra, ubicándose 2 esferas en la parte superior y cinco en la parte inferior.

Mucho tiempo después, se desarrollaron modelos mecánicos y eléctricos, es así que, Blaise Pascal, en 1649, fabricó la PASCALINA, una máquina que hacía operaciones de 8 dígitos. En 1820, Charles Babbage con la ayuda de la Condesa Ada Byron, construyó dos equipos totalmente mecánicos, usaban ejes, engranajes y poleas para realizar cálculos; Byron fue la primera persona que programó una computadora, tiempo después un lenguaje de programación fue nombrado como Ada en su honor. Herman Hollerith desarrolló unas máquinas que clasificaban, ordenaban y enumeraban tarjetas perforadas. Estas se usaron en el censo realizado en 1890 por el gobierno de los Estados Unidos de Norte América. Konraz Suze, ingeniero alemán, en 1942, construyó la primera computadora digital (electromecánica binaria) programable. Entre 1937 y 1942 Atanasoff y Berry, construyeron un prototipo compuesto de tubos al vacío, capacitores y un tambor de rotatorio para el manejo de los elementos de la memoria, fue usada para resolver ecuaciones matemáticas complejas. En 1941 Turing construyó la COLLOSUS, una computadora que usaba miles de válvulas, 2400 bombas de vidrio al vacío, y un escáner con capacidad de leer 5000 caracteres por cinta de papel. En 1944 IBM (Interna Business Machines) construye la MARK I en cooperación con la Universidad de Harvard, media 15 metros de largo, 2.40 metros de altura y pesaba cinco toneladas. La ENIAC contaba con 17468 tubos de vidrio al vacío similares a los tubos de radio, fue construida en 1946 en la Universidad de Pensylvania.