Ordenadores Cuánticos y Moleculares

Ordenadores Cuánticos y Moleculares
La velocidad y el tamaño de los micros están íntimamente relacionadas ya que al ser los transistores más pequeños, la distancia que tiene que recorrer la señal eléctrica es menor y se pueden hacer más rápidos. Al ser los transistores cada vez más pequeños la cantidad de ellos contenidos en un microprocesador, y por consiguiente su velocidad, se ha venido duplicando cada dos años. Pero los estudios revelan que este ritmo no se puede mantener y que el límite será alcanzado tarde o temprano, ya que si se reduce más, las interferencias de un transistor provocarían fallos en los transistores adyacentes.
Con el fin de superar estos límites de tamaño y velocidad se está trabajando en la actualidad en varios centros de investigación de todo el mundo en dos líneas que pueden revolucionar el mundo de la informática: Los ordenadores cuánticos y los ordenadores de ADN.
Los Ordenadores Cuánticos
Los ordenadores utilizan bits para codificar la información de modo que un bit puede tomar el valor cero o uno. Por contra, los ordenadores cuánticos utilizan los qubits (bits cuánticos) para realizar esta tarea. Un qubit almacena la información en el estado de un átomo, pero por las propiedades de los átomos hacen que el estado no tenga porque ser cero o uno, sino que puede ser una mezcla de los dos a la vez. Así, al poder almacenar una mezcla de ambos valores a la vez en cada qubit podemos tratar toda la información de una sola vez.
Su procesador consta de algunos átomos de hidrógeno y carbono en una molécula de cloroformo con los spines de sus núcleos alineados por radiofrecuencias, usando las técnicas usuales de resonancia magnética de origen nuclear (NMR). Podría ser el inicio de la nanotecnología, idea propuesta por Eric Drexler, quien, como estudiante del MIT en los años 70, consideraba la posibilidad de construir máquinas con unos pocos átomos que puedan programarse para construir otras, eventualmente millones.
Gracias a estas propiedades los ordenadores cuánticos tienen una especial capacidad para resolver problemas que necesitan un elevado número de cálculos en un tiempo muy pequeño. Además, como estarán construidos con átomos, su tamaño será microscópico consiguiendo un nivel de miniaturización impensable en los microprocesadores de silicio.
Por desgracia, en la actualidad aún no se ha llegado a construir ordenadores cuánticos que utilicen más de dos o tres qubits. Aún así, hay un gran número de centros de investigación trabajando tanto a nivel teórico como a nivel práctico en la construcción de ordenadores de este tipo y los avances son continuos. Entre los principales centros destacan los laboratorios del centro de investigación de Almaden de IBM, AT&T, Hewlett Packard en Palo Alto (California), el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y universidades de todo el mundo como la de Oxford Standford, Berkeley, etcétera.
Computadoras de ADN
La computación molecular consiste en representar la información a procesar con moléculas orgánicas y hacerlas reaccionar dentro de un tubo de ensayo para resolver un problema.
La primera experiencia en laboratorio se realizó en 1994 cuando se resolvió un problema matemático medianamente complejo. Para ello se utilizó la estructura de moléculas de ADN para almacenar la información de partida y se estudió las moléculas resultantes de las reacciones químicas para obtener la solución.
Por una parte, esta técnica aprovecha la facultad de las moléculas de reaccionar simultáneamente dentro de un mismo tubo de ensayo tratando una cantidad de datos muy grande al mismo tiempo. Por otro lado, el tamaño de las moléculas los sitúa a un tamaño equiparable al que se puede conseguir con los ordenadores cuánticos. Otra ventaja importante es que la cantidad de información que se puede almacenar es sorprendente, por ejemplo, en un centímetro cúbico se puede almacenar la información equivalente a un billón de CDs.
Si comparamos un hipotético computador molecular con un supercomputador actual vemos que el tamaño, la velocidad de cálculo y la cantidad de información que se puede almacenar son en extremo mejoradas. La velocidad de cálculo alcanzada por un computador molecular puede ser un millón de veces más rápida y la cantidad de información que puede almacenar en el mismo espacio es un billón de veces (1.000.000.000.000) superior.
Aunque aún no se pueden construir ordenadores de este tipo, desde la primera experiencia práctica esta área ha pasado a formar parte de los proyectos más serios como alternativa al silicio. Buena prueba de ello son las investigaciones llevadas a cabo en el marco del DIMACS o "Centro de Matemática Discreta y Computación Teórica" del cual forman parte las universidades Princeton, los laboratorios de AT&T, Bell entre otros. Otros focos de investigación son el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y el Consorcio Europeo de Computación Molecular formado por un importante número de universidades. Científicos israelitas, presentaron una computadora de ADN tan diminuta que un millón de ellas podría caber en un tubo de ensayo y realizar 1.000 millones de operaciones por segundo con un 99,8 por ciento de precisión. Es la primera máquina de computación programable de forma autónoma en la cual la entrada de datos, el software y las piezas están formados por biomoléculas. Los programas de la microscópica computadora están formados por moléculas de ADN que almacenan y procesan la información codificada en organismos vivos.