La tecnologia quàntica arriba a la vida quotidiana

tecnologia quàntica 1000x641Després de dècades d’estudi en laboratoris de tot el món, la ciència quàntica està a punt d’esdevenir una tecnologia que impactarà en la vida quotidiana. Si els plans funcionen segons el previst, el 2020 el Regne Unit podria comptar amb l’equip quàntic més potent del món, una xarxa quàntica segura que travessarà el país. Una altra xarxa quàntica arrencarà en només dos anys. El país també està desenvolupant dispositius quàntics per a ús públic.

Quan es parla al públic en general sobre física quàntica, el més comú és relacionar-la amb una teoria altament complexa i inintel·ligible, només apta per a uns pocs, capaços d’entendre el seu llenguatge matemàtic i els misteris que tanca. Però això ha de canviar. Sobretot perquè s’ha arribat a un punt tecnològic en què es necessita una empenta d’enginyeria per saltar al següent nivell. Els ordinadors actuals estan arribant al límit de la miniaturització i la freqüència de pulsacions dels rellotges de quars aviat no podran ser més ràpids.

Per tant, la computació quàntica es presenta com la gran promesa per seguir construint equips més veloços. A diferència d’un ordinador tradicional que s’executa en bits binaris, els qubits quàntics poden ser 0 i 1 alhora, el que facilita un augment important en la velocitat de processament, fonamental per accelerar la cerca en bases de dades o l’aprenentatge automàtic . No obstant això, mentre els bits binaris es basen en transistors de silici de confiança, els experts encara deliberen sobre el millor material per als equips quàntics.

Després de dècades d’estudi en laboratoris de tot el món, la ciència quàntica està a punt d’esdevenir una tecnologia que impactarà en la vida quotidiana. Si els plans funcionen segons el previst, el 2020 el Regne Unit podria allotjar l’equip quàntic més potent del món, disposar d’una xarxa quàntica segura que travessés el país i moltes altres indústries aprofitant el seu potencial.

Segons recull un article de la revista en línia NewScientist, aquesta missió es va iniciar el 2013, quan el ministre d’Economia del país, George Osborne, va anunciar una inversió de 270 milions de lliures per al desenvolupament de tecnologia quàntica. Des de llavors han focalitzat el pressupost en tres àrees -informàtica, comunicacions i imatge-, amb l’objectiu d’oferir dispositius quàntics útils en menys de cinc anys.

Els equips d’investigació implicats en el projecte celebraven el mes passat la seva primera reunió anual, Quantum UK, a la Universitat d’Oxford, per establir el full de ruta dels propers cinc anys i preveure els possibles obstacles que poden trobar en el camí. El primer, canviar la percepció que alguna cosa quàntic és massa estrany per ser útil.

El Centre de Computació Quàntica d’Oxford, dirigit per Ian Walmsley, treballa en un sistema basat en ions atrapats, àtoms carregats individualment que es mantenen al seu lloc mitjançant camps electromagnètics.

S’ha denominat Q20: 20, ja que en un termini de dos anys pretenen desenvolupar un dispositiu de 20 qubits, superant els límits de la computació quàntica actual. Quan finalitzi el programa quàntic en cinc anys, l’objectiu final és haver connectat fins 20 d’aquests dispositius en un processador de 400 qubits. “Serà prou gran com per realitzar una sèrie d’operacions que els superordinadors no poden fer actualment”, explica Walmsley.

Aquest disseny modular s’aprofita d’avenços recents per controlar ions atrapats en el laboratori, el que va demostrar que és possible manipular amb èxit estats quàntics fràgils a petita escala. Ara el grup d’Oxford i altres han dissenyat una forma de connectar aquestes cèl·lules de qubits juntes en processadors molt més grans. Atès que el sistema s’ha dissenyat com una xarxa, les cèl·lules qubits podrien escampar-se, creant una mena d’ordinador quàntic en el núvol amb accés múltiple, encara que de moment el Q20: 20 inicial es limiti probablement a un sol laboratori.

Tot i això, no caldrà esperar fins al 2020, perquè ja hi ha un altre tipus de xarxa quàntica en desenvolupament al Regne Unit que podria estar disponible per al públic en només dos anys. Al Centre de Comunicacions Quàntiques de la Universitat de York, dirigit per Tim Spiller, estan creant protocols estàndard de distribució de clau quàntica (QKD), xarxes de fibra òptica al voltant de les ciutats de Bristol i Cambridge, amb un pla per unir les dues creuant el país a través de Londres en cinc anys.

Els QKD impliquen la preparació de fotons en estats quàntics particulars per generar i transmetre claus criptogràfiques segures, aptes per a xifrar dades per a la seva transmissió per un canal no quàntic. A diferència de la criptografia existent, basada en complexos problemes matemàtics però que pot desxifrar mitjançant ordinadors prou potents, els QKD estan garantits per les lleis de la física: qualsevol intent d’interceptar la clau farà saltar l’alarma.

Xarxes similars ja estan en marxa als EUA i la Xina per al seu ús pel Govern i les grans empreses, tot i que la xarxa britànica pretén obrir-se a startups i fins i tot no professionals interessats. “Una vegada que estigui a punt, la idea és deixar que la gent explori el que es pot fer amb ella”, manifesta Spiller. “A Bristol l’atenció se centrarà en els consumidors a l’última en noves tecnologies, mentre que a Cambridge la xarxa serà utilitzada per petites empreses d’alta tecnologia de la zona “, afegeix.

Les tècniques de criptografia actuals encara no estan sota amenaça, però Spiller assenyala que QKD pot garantir la seguretat amb el temps. “Hi ha certs tipus de dades que preocupen a la gent per l’amenaça que puguin ser interceptats ara i desxifrats en el futur”, matisa.

Les claus quàntiques són d’un sol ús, de manera que cal renovar constantment. Un equip de la Universitat de Bristol dirigit per John Rarity, treballa en un dispositiu de la mida d’una targeta de crèdit que permetria recollir un lot en un punt de la xarxa, com si fos un caixer automàtic, i utilitzar-lo per connectar-se a diversos serveis. “Els consumidors accedeixen a aquest magatzem de claus i les comparteixen amb una font de confiança, com el seu banc o companyia de telefonia mòbil”, explica rarity. Així mai haurien de recordar contrasenyes o PIN nous, QKD s’encarrega.

Indústria en creixement

Un altre tipus de dispositius quàntics en desenvolupament al país britànic, com càmeres per captar gasos invisibles o detectors de gravetat ultra-sensibles per detectar canonades subterrànies, tenen menys atractiu per al consumidor, però podrien ser de gran utilitat en sectors com la construcció. Només l’excavació de rases equivocades per fixar canonades costa al país milions de lliures, d’aquí l’interès. L’objectiu és fer del Regne Unit un líder en tecnologia quàntica.

Altres països també estan invertint en aquesta indústria emergent. És el cas d’Holanda, on el Govern va prometre aquest estiu 135 milions d’euros per desenvolupar tecnologia quàntica en un termini de deu anys. A més, Intel va anunciar el mes passat una aliança de 50 milions de dòlars amb Delft per explorar com els processadors quàntics podrien augmentar la propera generació d’ordinadors convencionals de gamma alta.

Mentrestant, als EUA, des de Google a la Xarxa de l’Agència de Projectes d’Investigació Avançada (ARPANET), estan invertint fons en maquinari quàntic. Precisament la xarxa depenent del departament de Defensa dels EUA és l’origen del que avui coneixem com internet, creada mentre buscaven un mitjà de comunicació segur entre els diferents organismes de l’estat.

La transició de la tecnologia quàntica del laboratori al mercat és una cosa que pot semblar increïble, sobretot si es té en compte que s’han estat estudiant les possibles aplicacions des de la dècada dels vuitanta del segle passat. No obstant això, a poc a poc comença a donar els seus fruits reals.

Font: Tendencias21 via COEINF.cat

Anuncis

Deixa un comentari

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out / Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out / Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out / Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out / Canvia )

Connecting to %s