Charles Bennet “Debemos limitar nuestro entusiasmo por la computación cuántica”

30-01-17 David Azocar 0 comentarios

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Invitado por “El Congreso del Futuro”, Charles H, Bennet es uno de los padres de la computación cuántica y socio de la empresa IBM. Durante su visita conversó con el FCFM de la Universidad de Chile, oportunidad en que el científico nos habló acerca de por qué Einstein no entendía la mecánica cuántica; las características de la futura computación cuántica y el desafío de la Inteligencia Artificial que deberá enfrentar nuestra era.

 

Por David Azócar

 

¿Cómo funciona la mecánica cuántica?

 Actualmente, gracias a Einstein, la gente sabe que el tiempo y el espacio están interconectados, y están conectados por el hecho de hecho de que tú no puedes viajar más rápido que la velocidad  de la luz. Ahora, la mecánica cuántica es contra intuitiva y debo decir que una de las razones del porque la gente no la entiende es porque Einstein no la entendía.

Hay un tipo de estado en el que el conocimiento perfecto del todo no está asociado con el conocimiento perfecto de cada parte, esto era algo que Einstein no le gustaba. Lo otro que no le gustaba era que algo cuidadosamente preparado de exactamente la mismo manera, no siempre se comportaba de la misma manera… eso se siente como que hay algo que no sabías desde el principio. Esta fue la primera cosa sobre el comportamiento cuántico que estaba molestando a la gente.

Hay dos ideas que están conectadas: El hecho de que un conjunto perfectamente ordenado puede tener partes desordenadas, y que no es debido a la ignorancia, es debido a un nuevo tipo de escenario. Esto es fácil de ver en pequeñas partículas, pero si este tipo de información se cultiva y protege, puede ser utilizada para fines muy útiles, incluyendo un nuevo tipo de computadoras. 

 

¿Cuál es la diferencia entre la computación cuántica y los dispositivos actuales?

 Tengo una metáfora sobre la diferencia entre la información cuántica y la información ordinaria: Las computadoras actuales no son sólo números crujientes… incluyen el procesamiento de información, almacenarla y transmitirla, todos ellos se ajustan. Esa información que utilizamos se puede reducir a unos y a ceros (muchos de ellos) y se puede procesar con sólo operaciones aritméticas, y se pueden copiar estos datos sin alterarlos.

Así que es un tipo de aspecto público en la información clásica… ahora la información cuántica es más como información en un sueño… si tienes un sueño, este parece encajar contigo, es una experiencia privada para ti, pero si lo explicas a alguien, estropeas el sueño, tu no recordarás el sueño, solo recordarás lo que dijiste sobre éste. Entonces todo el mundo oye la misma versión pública, pero no es lo mismo que era antes que trataras de explicarlo.

Así que la primera diferencia es que este tipo de información no-copiable es perturbada de sólo mirarla. No puedes copiarla y no puedes leerla sin quedarte algo embromado, cuando digo leerla me refiero a compartirlo entre otros. Y hay otra propiedad llamada “Entrelazamiento”, cuando una parte de la información puede estar perfectamente correlacionada con otra  e incluso cuando individualmente es aleatoria y es un tipo diferente de un tipo más poderoso de correlación, que es la idea de decir que estas dos monedas son la misma, pero no sabes qué son. Normalmente la gente dice que si estas dos cosas están correlacionadas es algo muy familiar, y es porque hay cierta ignorancia sobre que una de ellas que se resuelve mirando al otro. Cada uno no está en un estado diferente porque están en el mismo estado.

Bueno, esto es un tipo de correlaciones que es más intenso que un escenario simple, y cuando buscas uno de ellos obtienes una respuesta aleatoria pero obtienes la misma respuesta aleatoria para mirar a la otra… y esa propiedad es realmente la fuente de este comportamiento impredecible.

Generalmente nos preocupamos por la información clásica (la que regularmente  se almacena en el computador), pero piensa por un segundo en la información del sueño que hablábamos, la que es muy difícil de obtener en un laboratorio, hay pequeñas partículas como un fotón de luz, por lo que hay que cuidar el ambiente y mantenerlo en condiciones muy delicadas. Por tanto, la información típica que la gente generalmente entiende es la información ordinaria, pero el procesamiento cuántico de ésta a veces es útil de esta manera: Suponte que tienes un difícil problema de matemáticas en que tratas de resolver y no puedes, entonces te quedas de sueño… cuando despiertas, te das cuenta que encontraste la solución en ese sueño.

Una computadora cuántica puede ser útil de esa manera, el procesamiento cuántico de las etapas intermedias de los datos pueden dar una respuesta no cuántica, simplemente información ordinaria de una pregunta que se hizo en etapas ordinarias, y puedes obtenerla de modo más eficiente en muchos casos, pero no en todos. Ya sea más rápido o con menos recursos, o también con más privacidad, o más cosas que podremos desear… computación más rápida, con menos recursos o menos memoria, más eficiente, más seguro.  Esas son las propiedades que tratamos de obtener en la información ordinaria, y la obtenemos bastante bien, pero el procesamiento cuántico de la información es tan diferente que puede hacer algo distinto y mejor, pero que no son especialmente útiles para la vida cotidiana o los negocios, son especialmente aplicables para quebrar códigos, pero hay otros problemas donde pueda aportar con su velocidad o ser más seguro.

 

¿Cuándo tendremos el primer computador cuántico? Google dice que ya tiene uno. 

El camino de Google es ir progresando hacia una computadora que tenga algunas de las características, pero no es capaz de hacer todo lo que podría hacer un computador cuántico.  Es un computador cuántico de propósito especial.

 

¿Cuáles son los principales obstáculos que ha debido enfrentar la computación cuántica? 

Hay un obstáculo, el aislamiento, la interacción con el entorno podría realmente afectar la coherencia de un proceso computacional cuántico.

Un enfoque para enfrentarlo puede ser el uso de bajas temperaturas, otro es no es usar cables y usar circuitos tipo superconductor, u átomos aislados suspendidos en vacío (llamado la trampa de iones) y hay otro, se toma un cristal perfecto, y el cristal más perfecto desde la rigidez es un diamante, parece que este método no necesita una baja temperatura para proteger la información cuántica. Todas estas aproximaciones han sido utilizadas. Probablemente la mejor solución implicará a todos estos métodos juntos, pero aún no lo sabemos.

 

¿Qué aplicación cuántica le gustaría ver en nuestra vida diaria?

Si tuviéramos una buena y barata manera de hacer computadores cuánticos a gran escala podríamos obtener una Internet más segura en la que podríamos almacenar nuestros datos en la nube confiando que nadie fuese capaz de mirarlo. La criptografía cuántica ha demostrado que puede enviar,  incluso a cientos de kilómetros de distancia,  un mensaje que nadie sido capaz de descifrar.

La otra cosa que es cierta es que la computación cuántica podría acelerar algunos procesos. Es importante decir que hay un error común: que los ordenadores cuánticos tienen un número exponencialmente enorme de posibilidades hacer trabajos al mismo tiempo, como tener un ejército de personas trabajando en un mismo problema. Ahora sabemos que no es tan poderoso, hay algunos problemas que no puede ser acelerar tanto. Sabemos que es mucho más difícil de construir que una computadora clásica, por lo que todo el mundo debiera limitar su entusiasmo y seguir aprendiendo a construirlos de mejor manera y luego ver qué pueden hacer.

 

¿En qué tipo de hardware le gustaría ver el primer desarrollo?

Tenemos circuitos de superconductores que son ampliamente utilizados, pero hay diferentes trabajos en el procesamiento de la información cuántica: hay transmisión de datos, almacenamiento de datos, aritmética en gran escala (se hace también con los circuitos de súper conductores). La transmisión se realiza por fibra óptica y se puede hacer muy bien, el almacenamiento puede funcionar mediante vacío de nitrógeno rodeado diamante, por lo que la diferencia que tenemos es un tipo de computador con un disco duro para almacenar que es magnético y luego tenemos un circuito eléctrico para procesarlo y luego tenemos fibra óptica para enviarlo que será el mismo tipo de diferencias. Diferentes tipos de hardware para diferentes tipos de procesamiento en un ordenador cuántico.

 

¿Cuándo tendremos disponible el primer computador cuántico?

 Nadie lo sabe, depende de cuál es la definición de computadora cuántica que usemos. No tenemos una computadora cuántica universal que se pueda programar para hacer cualquier tipo de operación cuántica de manera coherente. Por coherente entendemos que no está  invadida por fuerzas del medio ambiente. La que tiene Google tal vez es capaz de hacer algún tipo de computación, o algún cálculo que no puede hacerse tan fácilmente en una computadora ordinaria. Pero por supuesto las computadoras normales son oponentes formidables porque se producen en masa y se puede poner miles de ellos a trabajar en conjunto en un problema a bajo costo, mientras que estas otras máquinas de propósito especial que se construyen tienen que ser refrigeradas a bajas temperaturas y son tremendamente caras, por lo que estamos enfrentando un problema costos hoy.

 

¿Cómo la computadora cuántica puede ayudar con el desafío de la Inteligencia Artificial? y ¿Cómo la computadora cuántica puede ayudarnos a la comprensión del Universo?

Algunos piensan que la comprensión de lo cuántico sería importante para enteder el funcionamiento del cerebro, pero ello es una tesis controversial. A mi me da la impression que la mayor parte de los neurofisiólogos y físicos piensan que el el cerebro no hace nada particularmente cuántico y que podemos comprenderlo en terminus clásicos y con los medios presentes.

De esta manera surge otra pregunta: ¿Podría una computadora cuántica ser útil para resolver algunos problemas de inteligencia artificial, como jugar al ajedrez o traducir idiomas? Eso es bastante hipotético, y podría ser sólo problemas de matemáticas y la idea de que la computadora cuántica podría ser buena para ello es algo tentativo. Lo único que podemos decir es que todavía no sabemos qué es lo que un computador cuántico puede hacer.

 

Así que la otra pregunta que usted infirió fue acerca de la comprensión del universo. La noción de información cuántica ha sido muy fructífera ya en Cosmología, no en la simulación sino en la teoría de lo que sucede, en otras palabras es un gran problema, Y todavía hay un gran problema en entender lo que pasó con la información que cae en un agujero negro, y la noción cuántica de información parece ser esencial para entender esa gran pregunta de física. Así que esta comprensión del universo funciona, lo que es importante en las universidades, pero ahora en la vida común.

 

En principio, si usted tiene una computadora cuántica, realmente buena, puede simular todo tipo de moléculas y materiales tal vez más limpia, y quizás, más eficientemente, pero no creo que tengamos algo así en este momento disponibe. Alguien podría decir que Google no busca generar un producto así y que sólo quiere simular el hidrógeno (por decir algo), y que eso ya es un enfoque prometedor. La otra cosa en que puede utilizarse es en simulación de material y sistemas físicos.

 

¿Cuál es el actual Estado de la computación quántica?

Yo solía trabajar en la teoría del entrelazamiento y la teoría de la comunicación cuántica y los canales de comunicación cuántica y la comunicación entrelazada asistida… por ejemplo, una de las cosas que Einstein no entendía era el estar ahora en la distancia de la acción. Hay correlaciones en la distancia, pero no se puede enviar un mensaje entrelazado solo, pero puede ayudar a algunos mensajes si ya se tiene otro canal y puede aumentar la capacidad de otro canal de comunicación, por lo que estamos trabajando en eso. Uno de los nombres para eso es la teleportación cuántica.

 

¿Hay peligro en el desarrollo de la Inteligencia Artificial?

He estado pensando en eso. Lo que puedo decir es que los humanos somos lo suficientemente peligrosos por nosotros mismos. Creo que el gran problema no es crear máquinas que nos destruyan, sino que nosotros mismos nos destruyamos.

 

Tenemos  civilizaciones de unos pocos miles de años y sin embargo el Sol va a mantener el mundo “habitable” unos cuantos miles de millones de años lo que sugieren que o estamos inusualmente temprano en la historia de nuestra civilización o que la civilización de es bastante inestable y vamos a durar unos pocos miles de años. Es un argumento interesante, se llama el argumento del día del juicio final, que sugiere que estamos condenados a la auto extinción y es una idea común de que si tenemos máquinas que pueden hacer las cosas mejor que nosotros, y pensar mejor que nosotros, y que tal vez lleguen a ser incluso más pacíficas que nuestras civilizaciones actuales, y que por ende nuestra ceivilización podría ser absorbida por esas máquinas. Ello no sería un mal resultado, sería la continuación de nuestra civilización sólo que con mejores equipos, pero podríams hecharla todo a perder antes de que ello suceda, lo que parece bastante probable.

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