ORDENADORES DEL FUTURO
Ordenadores Cuánticos y Moleculares
La Carrera para la Miniaturización
Los ordenadores primigénios estaban construidos con válvulas de vacío, iguales a las que tenían las radios antiguas. En la actualidad las válvulas han sido sustituidas por elementos de un tamaño mucho menor: los transistores que conforman los chips de silicio. Estos son cada vez mas pequeños habiéndose conseguido actualmente un tamaño unas 800 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano (0.13 micras).
En 1946 apareció el que podemos catalogar como el primer ordenador, el ENIAC. Este supercomputador basado en válvulas ocupaba unos 160 metros cuadrados, pesaba 30 toneladas y podía almacenar sólo 20 números de 10 dígitos cada uno. Además, su programación se haciá cambiando cables de manera manual.
Cualquier PC actual se programa de manera automática y tiene un tamaño mucho menor, además de poseer una capacidad de cálculo extremadamente superior. Por ejemplo, ENIAC era capaz de procesar 5.000 operaciones por segundo mientras que cualquier PC actual realiza más de 100 millones. Por otro lado, en esta carrera hemos conseguido que el tamaño de los microprocesadores no supere los 7 centímetros cuadrados, sorprendente comparado con los 160 metros cuadrados que ocupaba ENIAC tan sólo 50 años antes.
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 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 (bit 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.
Gracias a esta 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 microporcesadores 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 (http://www.almaden.ibm.com/st/disciplines/quantuminfo), AT&T, Hewlett Packard en Palo Alto (California), el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y universidades de todo el mundo como la de Oxford (http://www.qubit.org/) Standford, Berkeley, etcétera.
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 estudio 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 este 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” (http://dimacs.rutgers.edu/) del cual forman parte la universidades Princeton (http://www.neci.nj.nec.com/), 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 (http://www.tucs.fi/EMCC/) formado por un importante número de universidades.
Fuente Original: Joaquin Peña en www.redcientifica.com
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