La Computación Cuántica (CC) Inicia la Nueva Era de la Informática

 

La Computación Cuántica (CC) es un nuevo modo de computación numérica; utiliza los fenómenos cuánticos, que se producen por la interacción entre las partículas sub atómicas, para realizar operaciones matemáticas a velocidades cuánticas, que pueden llegar a ser extremadamente superiores a las conseguidas por los superordenadores más potentes y con una enorme capacidad de almacenamiento de datos.

La diferencia fundamental entre la computación cuántica y la tradicional está en que, La Computación Cuántica utiliza los múltiples estados espín de los electrones para codificar la información, en lugar de utilizar los dos únicos estados binarios electrónicos (0) y (1) disponibles en la computación tradicional.

Bibliografía: 

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La computación cuántica utiliza la luz láser para provocar el fenómeno del Entrelazamiento Cuántico, que se produce al interaccionar el láser con los electrones del sistema molecular midiendo, simultáneamente, los numerosos estados de espines electrónicos que se originan; los espines de los electrones se utilizan para realizar los cálculos en las computadoras cuánticas a muy elevada velocidad.

Las investigaciones sobre la (CC) y la fabricación de computadoras cuánticas se realizan, en la actualidad a un ritmo muy rápido, en fuerte competencia internacional, motivada por la enorme potencialidad y el impacto que puede tener el nuevo modo de computación cuántica.

La computación cuántica es un instrumento potencialmente super poderoso y capaz de revolucionar los conocimientos teóricos de la física/química teórica aplicados a los átomos y a las moléculas; es capaz de producir un enorme impacto tecnológico transformador en la Sociedad.

 

La (CC) se rige por los primeros principios físicos ab initio” y su aplicación puede extenderse a numerosos e importantes campos de la ciencia y de la técnica:

  1. Realización de simulaciones satisfactorias de los sistemas cuánticos.
  2. Avances sustanciales en el conocimiento, en el comportamiento y en las propiedades de la materia a escala nanométrica y molecular, de gran importancia en la búsqueda de nuevos materiales de propiedades exóticas: en el campo de la genética y en la fabricación de nuevos fármacos…
  3. Avances cruciales en el campo de la robótica y en las técnicas de aprendizaje (machine learning), en la encriptación, en la ciber seguridad y en el procesado de la información de gran número de datos (big data).
  4. Gran fiabilidad y rapidez en los procesos de verificación/validación y en la logística de las finanzas…
  5. Revolución en las comunicaciones con el entrelazamiento cuántico.

 

En la actualidad, la simulación numérica de la dinámica cuántica molecular (AIMD), aunque introduce simplificaciones y aproximaciones importantes, está limitada a sistemas moleculares poco complejos, con un número pequeño de electrones; queda fuera de su campo de utilización, aún con el uso de las súper-computadoras, el estudio de sistemas con muchos electrones y de comportamientos más complejos.

El muy ambicioso objetivo que se pretende alcanzar con la implantación de la computación cuántica, es el de ampliar el campo de aplicación de los métodos aproximados actuales de la simulación numérica de la dinámica molecular ”Ab Initio” (AIMD), a sistemas moleculares con mayor número de electrones; para conseguirlo es necesario calcular la estructura electrónica de los sistemas moleculares, con gran rapidez y exactitud, de la que se obtienen las fuerzas que actúan sobre los núcleos.

Se hace más necesario cada día, poder abordar el cálculo de sistemas moleculares más complejos y de mayor tamaño con muchos electrones.

Para conocer la dinámica de los sistemas moleculares con muchos electrones, se necesita desarrollar una computación eficiente que se realice a grandes velocidades y capacidades de memoria, de modo que se puedan conseguir simulaciones numéricas más eficientes con muy superiores niveles de precisión.

Parece posible alcanzar este objetivo, en un futuro próximo, con la aplicación de la Simulación Numérica Cuántica, a sistemas moleculares con estructuras electrónicas de mayor complejidad y con mayor número de electrones.

 

Es necesario ampliar el conocimiento a sistemas moleculares de mayor tamaño y complejidad, que dé un gran impulso a amplias áreas del conocimiento: a la ciencia de la física/química cuántica, al conocimiento de la estructura de la materia a nivel subatómico/atómico, a mejorar el conocimiento del cosmos y al desarrollo de nuevas tecnologías más eficientes y ecológicas. 

 


Figura 6: 
Conexión cuántica entre las superficies entrelazadas de los agujeros negros, Anil Ananthaswamy 2016, 
https://medium.com/…/entangled-universe-could-wormhole-hold

La mecánica cuántica computacional (MCC) abrirá la puerta al desarrollo de nuevos materiales con propiedades desconocidas hasta el momento en múltiples campos como: la fabricación de materiales de construcción de mayores resistencias, más ecológicos y con mayor durabilidad, la fabricación de células fotovoltaicas de muy superior eficiencia, la fabricación de baterías de alta capacidad para el almacenamiento eléctrico con menor volumen y peso, la fabricación de nuevos fármacos…

Un Comentario

  1. CAROLINA TRUJILLO SAENZ

    ENLAZAR LOS AGUJEROS NEGROS CON EL ENTRELAZAMIENTO DE LOS ESPINES, ES DAR MAS REPUESTAS A LA FÍSICA DE ESTOS TIEMPOS TECNOLÓGICOS.
    LA FIG. 6 .
    FELICITACIONES ALIENTA A LOS INVESTIGADORES FÍSICOS DE LAS APLICACIONES DE LA RELATIVIDAD DE EINSTEIN Y LA NANOMATERIALES A FAVOR DEL USO DE LAS NUEVAS PROPIEDADES EN TODOS LOS CAMPOS DE MEJORAR LA CALIDAD DE VIDA.

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