Primera computadora cuántica con CPU cuántica y RAM cuántica separada

En 1946, la primera computadora electrónica de uso general del mundo se encendió en la Universidad de Pensilvania. El enorme poder de procesamiento de ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) sorprendió al mundo, o al menos a las pocas docenas de personas que tenían alguna idea para qué era y por qué era importante.

Pero ENIAC tenía un defecto importante. Solo se puede programar reiniciando una gran cantidad de interruptores y diales, una tarea que podría llevar semanas. Y esto obstaculizó seriamente la flexibilidad de la computadora.

La solución no fue difícil de encontrar. Alan Turing, John Von Neumann y otros ya lo habían descrito: tienen una unidad para procesar números y una memoria electrónica separada que puede almacenar instrucciones y datos. Ese diseño significaba que cualquier reprogramación podía realizarse de forma relativamente rápida, sencilla y electrónica.



Hoy en día, casi todas las computadoras modernas usan este diseño, ahora conocido como arquitectura Von Neumann.

La excepción es la computadora cuántica. Estos dispositivos utilizan las extrañas propiedades del mundo cuántico para realizar una gran cantidad de cálculos en paralelo. En consecuencia, tienen el potencial de superar ampliamente a los procesadores de números convencionales.

Desafortunadamente, los físicos solo tienen un poder vago y fugaz sobre el mundo cuántico y este medio les ha impedido el lujo de diseñar una computadora cuántica de tipo Von Neumann.

Hasta ahora. Hoy, Matteo Mariantoni de la UC Santa Bárbara y sus amigos revelan la primera computadora cuántica con una unidad de procesamiento de información y una memoria de acceso aleatorio separada.

Su máquina es un dispositivo superconductor que almacena bits cuánticos o qubits como corrientes contrarrotantes en un circuito (esto permite que el qubit sea tanto un 0 como un 1 al mismo tiempo). Estos qubits se manipulan mediante puertas lógicas cuánticas superconductoras, se transfieren mediante un bus cuántico y se almacenan en resonadores de microondas separados.

Digamos de antemano que el resultado no es una computadora particularmente poderosa. Mariantoni y compañía muestran su dispositivo demostrando un par de algoritmos simples pero poco espectaculares, pero que fueron elegidos cuidadosamente como los componentes básicos de tareas más impresionantes, como la corrección de errores y la factorización de números grandes.

No es que realmente hayan hecho ninguna de esas cosas. Sin embargo, lo que es impresionante es que pronto podrían hacerlo, ya que este enfoque es eminentemente escalable. Nuestros resultados brindan optimismo para la implementación a corto plazo de un procesador cuántico a mayor escala basado en circuitos superconductores, dicen Mariantoni y compañía.

No ha habido escasez de falsos amaneceres para la computación cuántica en los últimos 20 años más o menos. Pero podría ser que el Sol esté a punto de salir en una nueva era de computación. Si es así, todo lo que ha pasado antes nos parecerá algún día tan primitivo como ENIAC nos parece.

Ref: arxiv.org/abs/1109.3743 : Implementación de la arquitectura Quantum von Neumann con circuitos superconductores

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