Sistema ternario. ¿Necesario a las puertas de la cuántica? 1

Primeros circuitos integrados. Transistores

Tanto la computación clásica como la incipiente cuántica se basan en un sistema binario. Los 0’s y 1’s son la base de la electrónica moderna desde que aprendimos a discretizar la electricidad. Si hay electricidad obtenemos unos y si no, hay ceros.

Con este simple sistema de lleno y vacío (eléctricamente hablando), y gracias al Álgebra de Boole. que nos dice como operar con estos estados, se ha construido la computación y gran parte de la electrónica. Pero no solo es útil a la hora de realizar operaciones y circuitos, sino que también se utiliza como método de almacenamiento y comunicación de información.

Si cogemos un condensador y le damos un valor 0 a su estado de vacío y uno a su estado de carga, podemos almacenar un estado binario. Si en vez de un solo condensador unimos varios, podemos utilizar la combinación de sus estados lleno y vació para representar un conjunto. Ese conjunto puede ser interpretado de muchas formas. Por ejemplo, si utilizamos el estandarizado código ASCII, que define los caracteres de un teclado en código binario, y tomamos 8 condensadores, podemos almacenar cualquier letra. En este ejemplo cada condensador es un bit, y cada conjunto de 8 bites es un byte. Con un byte binario se puede representar 2^8 códigos.

Con el paso del tiempo, los condensadores, válvulas o transistores utilizados inicialmente para almacenar los códigos que representan la «palabra», han ido siendo sustituidas y miniaturizadas hasta los actuales sistemas de almacenamiento de datos.

De una forma similar trabajamos las comunicaciones. Se envían pulsos de señales que representan 0’s y 1’s. Cada conjunto de 8 pulsos se agrupa para formar las «letras» del mensaje, de los códigos de verificación, etc.

Con este método binario, tanto los sistemas de almacenamiento como de emisión y recepción están determinados por estos bits. En el primer caso, determinan la capacidad de almacenamiento. En el segundo, la velocidad de transmisión/recepción.

El mes pasado se publicó en la revista Nature un trabajo en el que se explica como se puede construir con tecnología CMOS, metal-oxido-conductor, un elemento ternario. Al conseguir tres estados de potencial, el sistema es capaz de almacenar tres valores. Con lo que se podría implementar un sistema ternario.

Este sistema ternario compuesto por 0’s, 1’s y 2’s, es capaz de almacenar y procesar más cantidad de datos en menos espacio. Con el sistema binario, en el conjunto de un byte, 8 bits, podemos reproducir 256 códigos. en el sistema ternario 3^8 equivale a 6561. Un considerable aumento.

Y como no necesitamos tantas combinaciones, podemos reducir el tamaño del byte. De esta forma, con el sistema ternario, aumentaríamos enormemente la capacidad de almacenamiento en un mismo espacio y la velocidad de transmisión al acortar los mensajes completos.

Todos hablan de la gran potencia de los ordenadores cuánticos debido a la superposición de estados en los qubits. Pero aunque se produjera un drástico en el número de qubits controlados dentro del ordenador, sería en los procesadores. Para mantener un átomo en condiciones cuánticas y convertirlo en un qubit es necesario unas condiciones externas extremas. Por lo que el tiempo de coherencia cuántica es limitado y por lo tanto no se puede utilizar para almacenar datos.

A la espera de una memoria de capacidades cuánticas, que parece que va a tardar en llegar, seguiremos dependiendo directamente del hardware clásico. Ya que los procesadores cuánticos necesitarán sistemas de almacenaje no volátiles y medios de comunicarse con ellos. El futuro parece pasar por un sistema mixto de dependencia mutua.

Y esa dependencia pone este sistema de computación ternario en una gran posición para una mejora a corto plazo de los sistemas de comunicación.

Y más teniendo en cuenta que seguimos en un estado de crecimiento del BigData y la cantidad de datos a transmitir y almacenar aumenta exponencialmente cada día. La computación cuántica será un salto cualitativo, pero no podemos dejar que nos ciegue y no veamos otras opciones como este sistema ternario. Por eso trabajos como el del profesor Kyung Rok Kim del Instituto Nacional de ciencia y Tecnología de Ulsan, en Corea del Sur, y su equipo son tan importantes.


Dejar un comentario

Una idea sobre “Sistema ternario. ¿Necesario a las puertas de la cuántica?