¿La velocidad de la luz limita qué tan rápido puede operar una computadora? Teóricamente, ¿cuál es la computadora más rápida posible?

En definitiva, lo hace. Ninguna información puede propagarse más rápido que la velocidad de la luz. Entonces, a través de una ruta dada en un chip, la información solo puede propagarse a la velocidad de la luz. Los fabricantes de computadoras intentan superar esta limitación agregando más y más unidades de cómputo (núcleos) a la máquina, para que la información pueda procesarse en paralelo. Hay problemas que no son susceptibles de soluciones en paralelo, y para ellos, las máquinas multinúcleo no ayudan. En el horizonte, se están desarrollando computadoras cuánticas. En este caso, la velocidad de la luz no entra en el problema, porque cada bit cuántico (o qubit) puede tener más de dos estados. En principio, los problemas más complejos se pueden resolver en un “paso”. El problema es que no tenemos algoritmos disponibles para la solución de problemas generales.

Si lo hace La velocidad de la luz realmente debería llamarse la velocidad de la información y la energía. Entonces, hasta que descubramos cómo romper esa ley, estamos limitados a la velocidad de la luz. Teóricamente, la computadora más rápida y simple se basaría en un solo fotón (o cualquier otro bosón) que llevara información, y un cambio en dicha partícula se considera un cálculo, y esto sucedería a la velocidad de la luz o más lentamente. Pero creo que está preguntando cuántos datos se pueden procesar en una sola cantidad de tiempo, y por eso no lo sé.

Sí y no. Un solo hilo de cómputo tiene esa limitación, sin embargo, la transferencia de datos en el hardware no lo es. Una operación de almacenamiento de un solo byte en el registro de la CPU puede realizarse mediante 8 bits de información paralelos. De hecho, gran parte del circuito de la computadora es paralelo. En los procesadores modernos, incluso las instrucciones secuenciales en un solo procesador a veces son paralelas por el algoritmo interno de la CPU si son instrucciones no conflictivas ni dependientes. Combine eso con CPU paralela y algoritmos que pueden aprovechar el procesamiento paralelo.

De hecho, sí lo hace. Además, las computadoras modernas dependen de reducir el tiempo de viaje de las señales de cálculo al hacer que las distancias sean muy pequeñas. Las computadoras ópticas de tamaños muy pequeños podrían usarse para hacer computadoras muy rápidas. Las computadoras cuánticas podrían ser aún más rápidas.

Debido a la dificultad de definir “computadora”, las supercomputadoras se clasifican en “Operaciones de punto flotante por segundo, o FLOPS”. Obviamente, hacer cálculos es más que simples FLOPS. La arquitectura y la programación afectan la velocidad de la computadora. Las computadoras masivamente paralelas son una respuesta a más velocidad. El hardware pequeño es otro. El control térmico es crítico.

Entonces, ¿cuál es la computadora más rápida posible? ¡Nadie lo sabe!