Investigadores aplican Arquitectura de Von Neumann en computador cuántico

La computación cuántica es un paradigma en el campo de la computación que en vez de trabajar con bits (un 1 y un 0), es decir, con señales eléctricas, da un paso más hacia la miniaturización y, aplicando las leyes de la física cuántica, descompondría los datos en qubits, que pdorían representar un 1 y un 0 a la vez y, por tanto superponerse aumentando la capacidad de almacenamiento y procesamiento exponencialmente. Por ahora, los computadores cuánticos son objeto de muchas investigaciones y, precisamente, un grupo de investigadores ha logrado un importante avance en este ámbito integrando una memoria cuántica y un procesador cuántico, obteniendo la estructura básica de un computador.
El equipo de investigación de la Universidad de California-Santa Bárbara ha sido pionero en combinar una memoria cuántica con un procesador cuántico para obtener el germen de un computador pero, lo más llamativo, es que han seguido una arquitectura que fue definida en los años 40, la arquitectura de Von Neumann. ¿La arquitectura de Von Neumann? Pues la verdad es que las conclusiones son bastante sorprendentes porque parecen validar esta arquitectura (que se sigue utilizando en la actualidad) para este nuevo paradigma. ¿Y en qué consiste esta arquitectura? Básicamente, los computadores que siguen esta arquitectura constan de un procesador (que contiene una ALU, una unidad de control y dispositivos de entrada y salida) junto con una memoria que contiene almacenado el programa a ejecutar.
Precisamente, el resultado de estos investigadores está muy cercano a este esquema puesto que han sido capaces de unir la memoria al procesador, dando pie a la posibilidad de almacenar un programa que sea ejecutado en el procesador cuántico. Según Matteo Mariantoni, uno de los miembros del equipo:

Cualquier computadora que utilizamos hoy en día se basa en la arquitectura de Von Neumann, nosotros hemos creado un equivalente en mecánica cuántica.

Con este diseño, además, se abre la puerta al desarrollo real de computadoras cuánticas que, por ahora, andan en una fase muy temprana (con menor capacidad de proceso que un computador tradicional) y rondan los 10 millones de dólares de coste.

Aunque el tiempo de procesamiento es, prácticamente, similar al de un computador tradicional, lo más interesante es que un computador cuántico puede realizar un número enorme de operaciones en paralelo. En esta arquitectura hemos explorado la posibilidad de escribir información cuántica en una memoria mientras, en paralelo, estamos realizando otros cálculos cuánticos.

La implementación de los qubits se puede realizar de muchas formas, por ejemplo, suspendiendo iones o átomos en un campo magnético, sin embargo, este equipo ha utilizado circuitos eléctricos convencionales que se han enfriado hasta llegar la temperatura de cero absoluto, momento en el que las partículas pueden cumplir el principio de indeterminación de Heisenberg y el circuito puede adoptar un comportamiento de superconductor. Según Mariantoni, el uso de un circuito superconductor permite la integración de la memoria y el procesador en un único chip, lo cual hace posible emular la arquitectura definida por Von Neumann. El procesador consiste en 2 qubits unidos mediante un bus cuántico que permite la comunicación y que además está conectado a la memoria en la que se puede almacenar el valor del qubit para su uso posterior, a modo de memoria RAM.
El equipo está convencido en que este computador puede ser miniaturizado (ahora es bastante grande) y, en un futuro, podrían dar pie a unos computadores cuánticos que una alta capacidad de proceso a un coste no demasiado desorbitado.
Fascinante.

Fuente:http://alt1040.com/2011/09/construccion-computador-cuantico

joven estudiante revoluciona la generacion de energia solar

Algunos descubrimientos trascendentales para la ciencia tienen lugar de forma casual. Quizás la historia de Newton, la manzana que cae y el descubrimiento de la forma en que funciona la gravitación sea apócrifa, pero el descubrimiento de Aidan Dwyer es absolutamente real. Este estudiante de solo 13 años de edad, paseando por un bosque, descubrió que si se orientan las celdas fotovoltaicas respecto del Sol de una determinada manera, su rendimiento puede mejorar entre un 20% y 50%. Parece que la disposición de las ramas de los árboles, relacionada con la serie de números descrita en el siglo XIII por el matemático italiano Leonardo de Pisa (también conocido comoFibonacci) no es causal, y  permite maximizar el aprovechamiento de la energía solar.

• Hay historias relacionadas con la ciencia que parecen extraídas del argumento de una buena novela, y esta es una de ellas. Un joven estudiante estadounidense de séptimo grado llamado Aidan Dwyer estaba dando un paseo por los bosques de las Catskill Mountains, al norte del estado de Nueva York, cuando notó que las ramas desnudas de los árboles no estaban orientadas al azar. Esto es algo que generalmente pasa desapercibido para el 99% de las personas, y seguramente para prácticamente todos los niños. Pero  Aidan lo notó, y luego de investigar un poco “descubrió” algo de lo que ya hemos hablado en NeoTeo:  la pauta de distribución de las hojas en las ramas y de las ramas en el tronco de muchos árboles siguen la denominada Sucesión de Fibonacci, una serie de números descrita en el siglo XIII por el matemático italiano Leonardo de Pisa.
  

  El segundo modelo reproduce el patrón de las ramas de los árboles.
  En efecto, desde hace mucho se sabe que la naturaleza utiliza con frecuencia esta serie de números en sus “diseños”, en la que cada término es la suma de los dos anteriores (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34… o Fn = Fn-1 + Fn-2). Desde la distribución de las hojas de una lechuga hasta el número de conejos que podemos esperar tener luego de una determinada cantidad de generaciones, pasando por número de individuos existente en cada generación de ancestros de un zángano pueden explicarse a partir de esta serie. Pero esto es algo que la mayoría de los niños de 13 años suelen ignorar. Aidan Dwyer lo notó, y tuvo la genial idea de relacionar este hecho con la “dependencia” de la energía solar que tienen los árboles. Puso manos a la obra, y construyó dos pequeños captadores solares compuestos por un puñado de células fotovoltaicas para ver si la forma en que las ramas crecían en los árboles tenía realmente alguna influencia en la cantidad de luz que cada hoja recibía. Uno de los modelos agrupaba los pequeños paneles siguiendo una distribución plana, igual a la que normalmente utilizamos para acomodar las células sobre cualquier techo. El segundo reproducía el patrón que el niño había observado en las ramas de los árboles.
  

  La nueva distribución genera entre un 20% y un 50% más de energía.
  El resultado fue asombroso. Con esta redistribución, el segundo panel -el que copia a la naturaleza- permite generar como mínimo un 20% más de energía. En más: en determinadas épocas del año, como el invierno, este rendimiento se incrementa hasta alcanzar el 50% por sobre la distribución plana de toda la vida. Esto ha convertido al pequeño en toda una celebridad, y ha “estimulado” a sus padres a patentar el descubrimiento. Se trata de una de esas historias de las que cualquiera podría haber sido el protagonista, ya que todos nosotros hemos visto miles de árboles, pero no ha sido hasta que Aidan puso sus neuronas a trabajar que hemos descubierto esto. Por supuesto, la mejora en el rendimiento se da cuando comparamos esta distribución respecto de un panel solar tradicional fijo. Aquellos paneles motorizados que giran a lo largo del día para “apuntar” al Sol son bastante más eficientes que los que tienen sus celdas distribuidas según la Sucesión de Fibonacci, pero requieren de un motor y energía extra para moverse.
  

  Posiblemente abandonemos esta disposición en los futuros paneles solares.
  El final de esta historia es el previsible. Aidan ha conseguido un reconocimiento por su descubrimiento, otorgado por el Museo Americano de Historia Natural, se ha registrado una patente, y más de cuatro investigadores “serios” deben estar dando cabezazos contra la pared. Y notros, por supuesto, esperamos que el trabajo de este avispado niño nos permita en algún momento del futuro cercano independizarnos de la energía
  
  Fuente:http://blog.tecnopcx.com/archives/555/joven-estudiante-revoluciona-la-generacion-de-energia-solar
  

Centrales nucleares bajo el mar

Un pobrecito hablador nos cuenta: «El grupo estatal frances DCNS ha presentado recientemente un proyecto que lleva 2 años en desarrollo, Flexblue, que consiste en el despliegue de pequeños módulos nucleares en el fondo submarino (entre 60 y 100 metros de profundidad), haciendo uso de tecnologías similares a las usadas en los submarinos nucleares, los cuales generarían entre 50 y 250 MWe (una central nuclear actual genera entre 600 y 1200 MWe).Parece no haber datos de costes, pero entre las posibles ventajas se habla de que la eficiencia mejoraría debido a la refrigeración extra que proporcionaría el agua, así como la seguridad, en tanto en cuanto a esa profundidad podrían descartarse ciertos eventos como tormentas como causas externas a la hora de producirse una catástrofe. Asimismo, las consecuencias de una catástrofe natural bajo el mar, dentro de su gravedad, no son las mismas que al descubierto.»

fuente:Barrapunto