Computació quàntica en el batxillerat?

La computació quàntica és un àmbit de la ciència i tecnologia actual molt poc conegut, no només per la seva complexitat, sinó també perquè la combinació de paraules ja intimida; gairebé tothom ha sentit a parlar sobre la mecànica quàntica, però pocs han intentat entendre-la.

En el meu treball de recerca vaig decidir intentar conèixer millor els fenòmens quàntics i la naturalesa del món dels àtoms i, posteriorment, veure una de les utilitats més innovadores, els ordinadors quàntics. Per aconseguir això, vaig necessitar l’ajuda del meu tutor, l’Hernán Pino Quintana, ja que va ser ell qui em va aclarir els conceptes, em va explicar els coneixements matemàtics necessaris i em va ajudar a resoldre dubtes. Cal dir que per poder fer els càlculs corresponents, necessitava saber unes matemàtiques més complexes que les que havia après fins a primer de batxillerat.

Per introduir ràpidament la diferència entre els ordinadors clàssics i els quàntics, cal explicar un parell de coses abans.

Primer de tot, els ordinadors clàssics operen amb bits, que poden estar en estat 0 i 1, és binari.

La mecànica quàntica és una branca de la física moderna que tracta d’explicar els fenòmens que passen en el món atòmic i, per entendre el que posteriorment explicaré, cal saber-ne un parell: la superposició quàntica i l’entrellaçament quàntic. La superposició quàntica explica que una partícula pot estar en més d’un estat alhora (tradicionalment explicat amb el gat d’Schrödinger), i que quan decidim observar-la es defineix en un dels possibles estats, arbitràriament. En canvi, l’entrellaçament quàntic estableix una relació de dependència entre dues partícules, de manera que l’estat d’una depengui de l’estat de l’altra, sense necessitat de mantenir contacte.

Un cop entesos molt superficialment aquests conceptes, ja es pot entendre la idea dels ordinadors quàntics. En comptes d’utilitzar bits, utilitzen bits quàntics, que tenen les propietats explicades anteriorment. Per tant, en comptes d’estar en estat 0 o 1, poden estar en ambdós alhora, fins a ser observats, cosa que defineix que sigui un o altre. També hi pot haver una relació de dependència entre ells, de manera que si un està en estat 0, l’altre també ho estigui; o bé que si el primer està en estat 1, l’altre bit quàntic estigui en estat 1, sense haver-lo manipulat.

Aprendre el funcionament d’aquests conceptes complexos i saber calcular les operacions realitzades en els ordinadors quàntics em va resultar molt interessant, però les aplicacions poden resultar encara més sorprenents.

Hi ha un protocol que jo he tractat de forma teòrica, però que s’ha fet experimentalment, que es diu “protocol de teleportació”. Aquest, tal com indica el seu nom, explica la possibilitat de teletransportar la informació quàntica d’un lloc a un altre molt llunyà, sense viatjar-hi físicament.

La part més pràctica del treball consistia en la creació de circuits en ordinadors quàntics. Afortunadament, l’empresa IBM té a disposició uns ordinadors quàntics reals perquè qualsevol persona els pugui utilitzar gratuïtament. També disposen d’un simulador per comparar els resultats teòrics amb els reals. Vaig aprendre a utilitzar-los i vaig enviar vora setanta codis amb aquesta eina, que ha estat de grandíssima ajuda per al treball.

Els resultats dels codis enviats demostren que la computació quàntica és un camp que encara cal millorar, ja que hi ha notables diferències entre els resultats teòrics i els observats.

He gaudit molt aquest procés d’investigació i l’experiència de veure que, sense tenir una formació profunda en la matèria, he estat capaç d’utilitzar ordinadors quàntics reals ha estat molt satisfactòria. M’agrada veure els avenços de la ciència de prop, i IBM ens deixa participar-hi des de casa, la qual cosa considero molt beneficiosa.

A més, el treball m’ha motivat tant que he decidit continuar-lo i el tutor ha aconseguit contactar amb experts que em puguin ajudar. Un objectiu prou realista que espero poder aconseguir és accedir a ordinadors quàntics més sofisticats destinats a la recerca i aconseguir disminuir l’error quàntic en els circuits que puc enviar. Desitjo poder seguir progressant i incrementar els meus coneixements.

 

Marc Silvestre i Claros

 

 

 

 

 

 

 

Deixa el teu comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *