Metaverse Weekly: El auge de la era de la computación cuántica

Metaverse Weekly: El auge de la era de la computación cuántica


La computación cuántica es un campo tecnológico emergente que permite a las computadoras resolver problemas hipercomplejos que son imposibles en las máquinas modernas.

El concepto utiliza las raíces y propiedades de la mecánica cuántica, la teoría fundamental de la física que describe las propiedades físicas de la realidad a nivel subatómico.

En la última década, se han realizado importantes avances en la determinación de las propiedades y mecanismos de la realidad a nivel subatómico, propiedades que difieren significativamente de la física clásica y que, de hecho, han llevado al fracaso del Modelo Estándar.

Aún así, la tasa de crecimiento exponencial de la tecnología ha hecho posible realizar cálculos más profundos a nivel cuántico, lo que lleva al mundo a computadoras cuánticas de pleno derecho.

Los principales actores involucrados en la investigación y el desarrollo de la computación cuántica incluyen muchos pesos pesados ​​en la tecnología, como:

  • IBM
  • inteligencia
  • nvidia
  • microsoft
  • Google

A medida que la idea y el impulso detrás de Metaverse continúan afianzándose, los líderes tecnológicos como Raja Koduri de Intel explicaron en una entrevista de diciembre de 2021 con Quartz que Metaverse requiere chips de computadora con un rendimiento 1000 veces mayor para satisfacer las demandas de un verdadero Metaverse.

La computación cuántica es el avance natural en el desarrollo tecnológico necesario para satisfacer estas necesidades.

poder de cómputo del presente

En 1965, Gordon Moore publicó un artículo que predecía el crecimiento exponencial de los transistores que podrían empaquetarse en un circuito integrado y decía que ese número se duplicaría aproximadamente cada 18 meses.

Esta predicción se ha hecho realidad durante décadas, con el crecimiento de la potencia informática acelerándose significativamente. La cantidad de transistores por circuito integrado ha aumentado en todo el mundo, de alrededor de 2300 a más de 50 mil millones de transistores en las computadoras más poderosas del mundo, un aumento de más de 2 mil millones por ciento. El problema con esto es que el crecimiento exponencial no puede aumentar para siempre, y la Ley de Moore no es diferente. Ya hemos comenzado a ver la desaceleración en el crecimiento de las computadoras.

Representación semilogarítmica de los recuentos de transistores: nuestro mundo en datos

El fin de la Ley de Moore

Hay varios elementos que contrarrestan el hipercrecimiento continuo del poder de cómputo. El primero de ellos es la limitación física del tamaño de los circuitos integrados. La tecnología solo puede volverse tan pequeña antes de que no pueda reducirse más. Solo se pueden acomodar tantos transistores en un espacio cada vez más pequeño.

La otra gran limitación a la que se enfrentan ahora los ordenadores son los límites físicos de la realidad, o mejor dicho, la velocidad de la luz. Esencialmente, los electrones que alimentan las computadoras solo pueden moverse tan rápido a través de la materia. Esto significa que las velocidades informáticas están literalmente limitadas por la informática tradicional.

Esto lleva directamente a la lógica detrás del auge de la computación cuántica y cómo los investigadores esperan que pueda ofrecer una solución.

Descripción general de la computación cuántica

La computación cuántica presenta una nueva e ingeniosa forma de realizar cálculos paralelos utilizando unidades de computación llamadas qubits. En la informática tradicional, los bits están activados o desactivados, uno o cero. Los qubits tienen la capacidad de existir en un estado «intermedio» en lugar de un estado distinto de encendido o apagado, lo que permite que las computadoras cuánticas sean exponencialmente más rápidas en cálculos complejos.

Este estado «intermedio» se conoce en física cuántica como superposición. Para las partículas, la superposición significa que un protón podría existir en dos estados diferentes al mismo tiempo. Esto juega con el experimento mental detrás del gato de Schrödinger y la interpretación de Copenhague. El concepto también se ha aplicado a menudo a los fotones (partículas de luz), que actúan como partículas y como ondas. Esto se demostró físicamente en el experimento de doble rendija.

Experimento de doble rendija – ​​ResearchGate

Otro concepto importante que vale la pena mencionar aquí es el de entrelazamiento cuántico. Este es el caso cuando dos o más partículas están en un solo estado cuántico. Con un acelerador de partículas, por ejemplo, los científicos pudieron demostrar físicamente este concepto. Tome dos protones diferentes que estén en un estado de entrelazamiento cuántico. Debido a que están entrelazados, cualquier cambio en un protón produce instantáneamente exactamente el mismo efecto en el protón opuesto, independientemente de la distancia entre ellos. En teoría, dos partículas entrelazadas podrían intercambiar información instantáneamente, superando literalmente la velocidad de la luz..

Esto es exactamente lo que quiere usar la computación cuántica. Una futura computadora cuántica que use nanomateriales altamente conductores (como el grafeno o los nanotubos de carbono) podría usar las propiedades de la mecánica cuántica (superposición y entrelazamiento) para resolver problemas computacionales hipercomplejos que las computadoras convencionales nunca podrían resolver.

La gran demanda de poder computacional y velocidad de procesamiento que requeriría un metaverso completo es insondable dadas las limitaciones computacionales actuales. Ejecutar un metaverso global es nada menos que potenciar una simulación mundial. Metaverse tendrá la tarea de impulsar un número aparentemente infinito de mundos alrededor del mundo para miles de millones de usuarios en un espacio virtual tridimensional altamente interactivo.

Entonces, volviendo a los comentarios de Koduri de que se necesita 1000 veces más poder para construir realmente el metaverso, se necesita mucha innovación en otras áreas. Afortunadamente, la demanda de poder de cómputo está aumentando rápidamente, lo que lleva a una fuerte inversión en el concepto de computación cuántica y nanotecnología.

Varias empresas tecnológicas poderosas han realizado investigaciones sobre este tema, entre ellas:

La creciente complejidad de las aplicaciones y redes que desarrollamos requiere un mayor desarrollo tanto de las capacidades informáticas como de la seguridad. Desafortunadamente, la computación cuántica abre nuevos problemas para las funciones hash criptográficas que impulsan las principales criptomonedas del mundo como Bitcoin. El modelo de seguridad de Bitcoin se basa en que los cálculos necesarios para extraer bloques y usar la red son difíciles de resolver. Las computadoras cuánticas podrían resolver estos problemas de hash exponencialmente más rápido que las máquinas normales.

Algoritmo hash SHA-256 de Bitcoin – ResearchGate

Por lo tanto, las computadoras cuánticas que alimentan el metaverso deben aprovechar los protocolos de seguridad y las cadenas de bloques resistentes a la cuántica. Para que el metaverso sea exitoso y duradero, la seguridad del sistema debe considerarse una prioridad crítica.

resumen

Hay una gran cantidad de innovaciones complejas que deben tener lugar para que el metaverso se desarrolle como muchos lo imaginan. Podría decirse que la computación cuántica es una de las más críticas para la evolución a largo plazo del metaverso. En este punto de la historia moderna, la humanidad está experimentando una rápida expansión en la informática y la mecánica cuántica, lo que hace posible realizar investigaciones y avances.

Como dice Microsoft, la mecánica cuántica es el «sistema operativo» subyacente del universo y se utiliza aquí para derribar las barreras físicas en la informática. Sirve como un buen modelo para algo como el metaverso: la naturaleza requiere reacciones químicas y biológicas inmensamente complejas, formación de materiales y otros procesos que tienen lugar a través de un conjunto aparentemente infinito de puntos de datos individuales (desde Plancks hasta átomos, partículas, etc.) . El metaverso requerirá un nivel de complejidad similar, al que sin duda nos ayudarán las computadoras cuánticas en el futuro.



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