Sistemas actuales y computadoras cuánticas
Cuando hablamos de tipos de sistema por lo general nos estamos refiriendo al ancho de bus. Sabemos que un bus es un canal de comunicación físico por el cual circula corriente eléctrica que será interpretada como información. Si desea una profundización de este tema vea la conferencia sobre Principios Eléctricos de la Transmisión de Datos o lea el capítulo del libro al respecto.
Hay que tener en cuenta que el bus del procesador (Processor Bus o Processor Data Bus) y su ancho deben conectar directamente con el bus de sistema de la motherboard (MotherBoard host bus). Desde este punto de vista, el software se verá influenciado por las características de ese bus ya que el software no podrá trabajar a más bits que el ancho del bus del sistema considerado.
Cuando un procesador recibe o envía datos al sistema, lo hace a través de la conexión externa que le permite conectarse vía Bus Frontal con la autopista de información que es el Bus de Sistema de la placa base o motherboard. Esta autopista de información permite en la práctica considerar a todos los dispositivos como conectados directamente con el microprocesador. Si el procesador tiene un bus de conexión externo de 32 bits, lo mismo debe suceder con la placa base.
Un ancho de bus de 32 bits nos indica desde el punto de vista técnico que ese canal de comunicación puede mover 32 bits desde el microprocesador o haci él en un ciclo del reloj o cronómetro del sistema.
Los procesadores tienen diferentes anchos de bus y las placas base diseñadas para alojarlos tienen que tener el mismo ancho de bus en el bus de sistema o host bus. La figura 1 le muestra los principales modelos de microprocesadores con sus correspondientes anchos de bus y el tamaño en bits de los registros internos del microprocesador.
El límite de la miniaturización y la computadora cuántica
De acuerdo a las investigaciones actuales, la miniaturización de los sistemas está por alcanzar su límite máximo. Algunos científicos hablan de un término de 20 años en los cuales ya no se podrá reducir más en la práctica los componentes electrónicos actuales.
A medida que evoluciona la tecnología la reducción impone un límite práctico porque las computadoras actuales tienen su base funcional en el sistema eléctrico, que se sustenta a su vez en la circulación de electrones por conductores eléctricos.
Cuando la reducción de componentes llega a una escala de nanómetros, los electrones escapan de los canales por los que deben circular debido a la naturaleza física de los mismos, ya que son partículas cuánticas y se comportan como ondas electromagnéticas. De ese modo los integrados y los canales eléctricos dejan de funcionar correctamente. Ese fenomeno se denomina "efecto túnel" e impone el límite industrial a la reducción de componentes electrónicos. Actualmente los fabricantes de microprocesadores ya trabajan a escalas de sólo algunas decenas de nanómetros y es de esperar que se llegue más tarde o más temprano al límite impuesto por el "efecto túnel".
De suceder esto, nos veríamos por primera vez en la era de las computadoras, sumergidos en una etapa en la que los desarrollos se detendrán por completo. Es por eso que se habla de la computadora cuántica como un nuevo y más poderoso sistema de computación.
Las computadoras actuales almacenan y procesan datos eléctricos que se cuantifican en bits. Un bit puede tomar los valores 0 ó 1 dependiendo del valor eléctrico que sea detectado por el sistema. Pero en una computadora cuántica, que trabaja directamente con átomos y componentes subatómicos, el bit cuántico dependerá de las leyes de la física o mecánica cuántica y la unidad de medida no es eléctrica, sino que debe medirse el estado energético (quantum de energía) de la partícula subatómica involucrada. Las computadoras cuánticas trabajan con el bit cuántico o qubit.
Lo estados cuánticos que rigen el mundo físico sub-atómico son estados muy difíciles de medir debido al breve período de tiempo en el cual pueden ser mensurados. Un estado energético no puede medirse más allá de cierto período de tiempo. El período de tiempo en el cual el estado energético se pierde a los fines prácticos de la medición recibe el nombre de "decoherencia cuántica".
Para poder medir eficazmente un estado energético se requieren de técnicas avanzadas, de las usadas por ejemplo en la resonancia magnética nuclear. La decoherencia cuántica puede retrasarse en en caso que la medición se haga en condiciones de temperaturas sub-cero, por lo que los microprocesadores cuánticos requieren de sistemas de refrigeración costosos y altamente eficientes.
Las posibilidades de cálculo y velocidad posibles en las computadoras cuánticas permitirá resolver problemas que incluso las supercomputadoras actuales más poderosas son incapaces de resolver en la actualidad.
Videos >> ¿Qué es la computación cuántica? ¿Cómo funciona un Qubit?
Por Ricardo Ponce
Cuando hablamos de tipos de sistema por lo general nos estamos refiriendo al ancho de bus. Sabemos que un bus es un canal de comunicación físico por el cual circula corriente eléctrica que será interpretada como información. Si desea una profundización de este tema vea la conferencia sobre Principios Eléctricos de la Transmisión de Datos o lea el capítulo del libro al respecto.
Hay que tener en cuenta que el bus del procesador (Processor Bus o Processor Data Bus) y su ancho deben conectar directamente con el bus de sistema de la motherboard (MotherBoard host bus). Desde este punto de vista, el software se verá influenciado por las características de ese bus ya que el software no podrá trabajar a más bits que el ancho del bus del sistema considerado.
Cuando un procesador recibe o envía datos al sistema, lo hace a través de la conexión externa que le permite conectarse vía Bus Frontal con la autopista de información que es el Bus de Sistema de la placa base o motherboard. Esta autopista de información permite en la práctica considerar a todos los dispositivos como conectados directamente con el microprocesador. Si el procesador tiene un bus de conexión externo de 32 bits, lo mismo debe suceder con la placa base.
Un ancho de bus de 32 bits nos indica desde el punto de vista técnico que ese canal de comunicación puede mover 32 bits desde el microprocesador o haci él en un ciclo del reloj o cronómetro del sistema.
Los procesadores tienen diferentes anchos de bus y las placas base diseñadas para alojarlos tienen que tener el mismo ancho de bus en el bus de sistema o host bus. La figura 1 le muestra los principales modelos de microprocesadores con sus correspondientes anchos de bus y el tamaño en bits de los registros internos del microprocesador.
El límite de la miniaturización y la computadora cuántica
De acuerdo a las investigaciones actuales, la miniaturización de los sistemas está por alcanzar su límite máximo. Algunos científicos hablan de un término de 20 años en los cuales ya no se podrá reducir más en la práctica los componentes electrónicos actuales.
A medida que evoluciona la tecnología la reducción impone un límite práctico porque las computadoras actuales tienen su base funcional en el sistema eléctrico, que se sustenta a su vez en la circulación de electrones por conductores eléctricos.
Cuando la reducción de componentes llega a una escala de nanómetros, los electrones escapan de los canales por los que deben circular debido a la naturaleza física de los mismos, ya que son partículas cuánticas y se comportan como ondas electromagnéticas. De ese modo los integrados y los canales eléctricos dejan de funcionar correctamente. Ese fenomeno se denomina "efecto túnel" e impone el límite industrial a la reducción de componentes electrónicos. Actualmente los fabricantes de microprocesadores ya trabajan a escalas de sólo algunas decenas de nanómetros y es de esperar que se llegue más tarde o más temprano al límite impuesto por el "efecto túnel".
De suceder esto, nos veríamos por primera vez en la era de las computadoras, sumergidos en una etapa en la que los desarrollos se detendrán por completo. Es por eso que se habla de la computadora cuántica como un nuevo y más poderoso sistema de computación.
Las computadoras actuales almacenan y procesan datos eléctricos que se cuantifican en bits. Un bit puede tomar los valores 0 ó 1 dependiendo del valor eléctrico que sea detectado por el sistema. Pero en una computadora cuántica, que trabaja directamente con átomos y componentes subatómicos, el bit cuántico dependerá de las leyes de la física o mecánica cuántica y la unidad de medida no es eléctrica, sino que debe medirse el estado energético (quantum de energía) de la partícula subatómica involucrada. Las computadoras cuánticas trabajan con el bit cuántico o qubit.
Lo estados cuánticos que rigen el mundo físico sub-atómico son estados muy difíciles de medir debido al breve período de tiempo en el cual pueden ser mensurados. Un estado energético no puede medirse más allá de cierto período de tiempo. El período de tiempo en el cual el estado energético se pierde a los fines prácticos de la medición recibe el nombre de "decoherencia cuántica".
Para poder medir eficazmente un estado energético se requieren de técnicas avanzadas, de las usadas por ejemplo en la resonancia magnética nuclear. La decoherencia cuántica puede retrasarse en en caso que la medición se haga en condiciones de temperaturas sub-cero, por lo que los microprocesadores cuánticos requieren de sistemas de refrigeración costosos y altamente eficientes.
Las posibilidades de cálculo y velocidad posibles en las computadoras cuánticas permitirá resolver problemas que incluso las supercomputadoras actuales más poderosas son incapaces de resolver en la actualidad.
Videos >> ¿Qué es la computación cuántica? ¿Cómo funciona un Qubit?
Por Ricardo Ponce
