jueves, 27 de octubre de 2022

Entender la Computación cuántica

Fuente: privatewallmag

En los últimos años, el interés por la computación cuántica ha ido aumentando gracias a los avances que se están consiguiendo y a las increíbles aplicaciones que promete satisfacer.

En este artículo vamos a realizar una breve introducción al fascinante mundo de la computación cuántica. Para ello, aprenderemos qué es la computación cuántica, de dónde viene, qué diferencias tiene con respecto a la computación convencional y hacia donde se dirige.

Un poco de historia

La computación cuántica no es un concepto nuevo, si no que arranca en la década de 1970, cuando el físico estadounidense Paul Benioff comenzó su investigación sobre la información cuántica y la viabilidad teórica de la computación cuántica. En 1980 describió una máquina de Turing trabajando con algunos de los principios de la mecánica cuántica. A este planteamiento le seguiría la teoría de la información cuántica en ordenadores y robots, aplicando los fundamentos de la física, las matemáticas y la lógica. Su mayor logro fue demostrar que era posible la creación de un modelo reversible de computación cuántica.

En 1982, el Nobel de física estadounidense Richard Feynman, propuso en una conferencia del MIT sobre Física de la Computación, el uso de fenómenos cuánticos para realizar cálculos complejos mediante un ordenador cuántico.

En 1985, el físico británico (nacido en Israel) David Deutsch, de la Universidad de Oxford, y miembro de la Royal Society, describió el primer ordenador cuántico universal, el cual aplicaría el principio de Church-Turing ampliado en el que dicho ordenador cuántico podría simular cualquier otro ordenador cuántico. Tras ello, fue el primero en formular un algoritmo cuántico y en exponer la idea de que el ordenador cuántico podría ejecutar este tipo de algoritmos.

En 1995, el matemático estadounidense Peter Shor, diseñó un algoritmo cuántico que demostró que un cálculo tan complejo como el de los factores primos es muchísimo más rápido ejecutándose en un ordenador cuántico. Poco después planteó un sistema de de corrección de errores en el cálculo cuántico. Gracias a este algoritmo, se puede reventar los sistemas actuales de criptografía, con lo que descubrió a todo el mundo el increíble potencial de la computación cuántica.

En 1998, el MIT consiguió el primer medio para el análisis de información en un qubit, al difundir el primer qubit usando una solución de aminoácidos. Al mismo tiempo, la Universidad de Berkeley presentó el primer computador de 2 qubits.

En 2001, se consigue ejecutar el algoritmo de Shor en un ordenador cuántico de 7 qubits del Laboratorio Nacional de Los Álamos, gracias a IBM y a la Universidad de Stanford.

En 2007, investigadores de la Universidad de Yale y del NIST consiguen crear el primer bus cuántico, uniendo componentes cuánticos mediante superconductores. Este bus puede usarse como memoria cuántica para almacenamiento temporal.

En 2008, la NSF consigue por vez primera almacenar un qubit en un átomo de fósforo, aumentando el tiempo de persistencia de la información (1,75 segundos).

En 2009, investigadores de la Universidad de Yale crean el primer procesador cuántido de estado sólido, muy similar a un microprocesador clásico.

En 2012, IBM creó un chip cuántico estable que podría llegar a empresas y hogares en una década.

En 2017, IBM presentó un procesador cuántico comercial de 17 qubits.

En 2019, IBM presentó el primer ordenador cuántico comercial, el IBM Q System One. También presentó el ordenador cuántico más potente del mundo, compuesto de 53 qubits. Google demostró la supremacía cuántica, es decir, la demostración de que un ordenador cuántico podría desempeñar una tarea extremadamente compleja en unos pocos segundos, mientras que a un superordenador convencional le costaría miles de años. Por cierto, en el diseño de esta demostración participó el informático y matemático español Sergio Boixo.

En 2021, IBM consigue el primer procesador de 127 qubits.

En 2022, investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) lograron desarrollar el primer procesador de silicio de 6 qubits. El Instituto Japonés de Ciencia Molecular consiguió utilizar una doble compuerta cuántica, lo que permitió el intercambio de energía e información entre dos átomos en tan sólo 6,5 nanosegundos, usando un láser molecular. Un equipo de la Universidad de Gales del Sur ha diseñado un procesador cuántico a escala atómica que simula el comportamiento de una molécula, tal y como planteó el físico Richard Feynman hace casi 60 años. Científicos de Harvard y del MIT desarrollan un ordenador cuántico de 256 qubits, dentro del proyecto QuEra Computing.

En este repaso histórico hemos sintetizado unos pocos de los hitos más relevantes, pero ha habido muchos e importantes acontecimientos en la reciente historia de la computación cuántica.

¿Qué es la computación cuántica?

La computación cuántica (también conocida como informática cuántica) aborda la computación desde un paradigma diferente a la que conocemos actualmente, abriendo una nueva puerta a posibilidades que hasta hoy eran inalcanzables o muy difíciles de alcanzar.

Diferencias entre la computación cuántica y la computación clásica

La primera diferencia entre la computación cuántica y la computación clásica está basada en la forma de la unidad básica de información.

La computación básica trata la información en secuencias de unos y ceros (bits), que representan puertas lógicas por las que pasa electricidad (1) o no (0) en un momento determinado. La secuencia combinada de bits conforma la generación de valores numéricos representados de forma binaria. Así, los chips y microprocesadores basan su capacidad de almacenar y realizar cálculos en este formato: 4 bits (nibbles), 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc.

La computación cuántica trata la información mediante qubits (quantum bits ó bits cuánticos), los cuales pueden valer, 0, 1 o ambos valores a la vez (lo que se conoce como superposición cuántica).

Estos valores cuánticos se pueden representar en una esfera de Bloch, basada en la mecánica cuántica:

Fuente: Wikimedia

Esta característica ofrece nuevas posibilidades lógicas que requieren de nuevos algoritmos para tratar problemas complejos que son inalcanzables para la computación clásica.

Entre algunas de las soluciones que ofrece la computación cuántica se encuentra la posibilidad de generar números aleatorios reales (lo cual es esencial para generar hashes para la blockchain), o resolver en unos segundos cálculos complejos que a un ordenador clásico le llevaría años realizar. Investigadores de Google confirmaron que un cálculo que le hubiera llevado realizar 10.000 (diez mil) años a un superordenador actual, en su ordenador cuántico se realizó en apenas 200 segundos.

Entre muchas de las virtudes de la computación cuántica se encuentra la posibilidad de resolver en apenas unos segundos problemas complejos que le llevaría a la computación clásica decenas o cientos de años, como puede ser el descifrado de información encriptada.

Para entender un poco la magnitud de procesamiento de la computación cuántica, imaginemos un ordenador cuántico de apenas 30 qubits, el cual podría ejecutar 10 billones (10 millones de millones) de FLOPS (operaciones en coma flotante por segundo). Para hacernos una idea, comparado con las videoconsolas más potentes de la actualidad, una XBox One Series X trabaja con 12 TFLOPS, la PlayStation 5 tiene una capacidad de 10,28 FLOPS. Es decir, que este ordenador cuántico tendría la potencia de casi 1 billón de PlayStations 5.

Diferencias entre ordenadores cuánticos y ordenadores clásicos

La arquitectura de un ordenador cuántico es más sencilla, ya que solo se limita a un conjunto de qubits para funcionar, por lo que no requiere de memoria ni de procesadores.

Sin embargo, los ordenadores cuánticos son muy sensibles ante cambios ambientales. Por ello, requieren que la presión atmosférica sea casi inexistente, que estén aislados del campo magnético terrestre y que la temperatura ambiente sea lo más próxima al cero absoluto (-273º C). Estos ordenadores están sellados y manejados desde ordenadores normales.

Fuente: clipset.com

Estas condiciones son extremas, pues si hay interacción con partículas externas se producirían fallos de medición o se borrarían las superposiciones de estados. Los átomos no deben moverse ni colisionar entre sí. Por este motivo, estos ordenadores están funcionando durante intervalos muy cortos de tiempo.

¿Sustituirá la computación cuántica a la computación clásica?

La computación clásica ha revolucionado la forma en que resolvemos problemas complejos en todos los ámbitos: empresarial, personal, educacional, investigación, comunicaciones, etc. Y seguirá dándonos muchas sorpresas y grandes satisfacciones por mucho (muchísimo) tiempo.

La computación cuántica se erige para resolver otro tipo de problemas, concretamente aquellos que la computación clásica no es capaz de afrontar o que sería inviable de resolver. El enfoque de la computación cuántica es explorar nuevas posibilidades de resolver problemas complejos.

Por tanto, la computación cuántica complementará a la computación convencional y viceversa. Ante problemas sencillos y poco complejos, la computación clásica seguirá siendo más eficiente y viable que la computación cuántica. Se abre un mundo de oportunidades y posibilidades en que lo mejor de ambas se complementen para afrontar nuevos e interesantes retos.

Conceptos básicos de la computación cuántica

Durante los últimos años se están logrando muchos e importantes avances en la computación cuántica. Empresas, universidades, institutos y laboratorios de tecnología como el MIT, Universidad de Berkeley, Universidad de Stanford, Universidad de Yale, IBM, Microsoft, Rigetti, D-Wave Systems, Xanadu o QCI están compitiendo en investigación y desarrollo, proponiendo nuevos modelos de hardware y software cada vez más sofisticados y eficientes.

No obstante, vamos a hacer una breve revisión de algunos conceptos básicos en los que está basada la computación cuántica.

Superposición cuántica y la paradoja del gato de Schrödinger

Quizá sea está la característica básica más importante y conocida de la computación cuántica. El principio de superposición es una regla de la física cuántica en la que pueden existir, al mismo tiempo, dos estados.

La paradoja del gato de Schrödinger es una representación de dicho principio, propuesto por el físico y premio Nobel austríaco Erwin Schrödinger. Esta paradoja explica la superposición a través de un experimento mental en la que tenemos un gato dentro de una caja opaca, la cual, en su interior, posee un mecanismo que une un detector de electrones a un martillo. Justo debajo del martillo se encuentra un frasco de cristal con un letal veneno. Este mecanismo se activaría si el detector detectase un electrón, con lo que el martillo se desplomaría y rompería el frasco, con el fatal desenlace para el pobre gato.

Si abrimos la caja puede que encontremos al gato muerto, o puede que el electrón tome otra dirección y el detector no lo perciba y el gato se salve.

Al final del experimento hay un 50% de probabilidades sobre el estado del gato: vivo o muerto.

Pero la paradoja de la mecánica cuántica estriba en que un electrón es, al mismo tiempo, onda y partícula. Es decir, que toma caminos distintos a la vez, pero no se excluyen, si no que se superponen, como las ondas de agua en un lago. Por tanto, el electrón tomaría el camino del detector y el camino contrario al mismo tiempo. Ambas probabilidades se cumplen simultáneamente, por lo que el gato acabaría vivo y muerto a la vez. Solamente, al abrir la caja, veremos si el gato está vivo o muerto.

Entrelazamiento

Un conjunto de 2 qubits puede representar, a la vez, la siguiente superposición de valores: 00, 01, 10 y 11. A medida que se incrementa el número de qubits, también se incrementa exponencialmente la capacidad de superposición y aumenta la representación de información. A esto se denomina entrelazamiento, pues los qubits se entrelazan en una correlación cuántica, pudiendo realizar operaciones en paralelo o simultáneamente (lo que se conoce como paralelismo cuántico).

En la física, el entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos partículas están tan conectadas que lo que le ocurre a una le afecta a la otra, sin importar su distancia. Esta es la clave del teletransporte, y fue una propiedad predicha por Einstein, Podolsky y Rosen (paradoja EPR).

La decoherencia cuántica

El principio de superposición del qubit nos lleva a la posibilidad de obtener simultáneamente múltiples resultados, como consecuencia de la multiplicidad de estados de los qubits implicados en una operación lógica cuántica. Esto se vuelve exponencial a medida que realicemos operaciones con más qubits.

La decoherencia cuántica se produce en el momento en que las condiciones requeridas para mantener un estado cuántico entrelazado desaparecen. Básicamente, el sistema deja de comportarse según las reglas de la mecánica cuántica y comienza a comportarse acorde a las reglas de la física convencional. Esto provoca que el estado de los qubits se rompa con facilidad, afectando a la superposición y al entrelazamiento, desapareciendo los efectos cuánticos.

Los estados cuánticos se mantienen durante un período de tiempo limitado, durante el cual hay que realizar las operaciones con los qubits. Esto se vuelve más difícil a medida que se añaden más qubits. Pasado este tiempo, la decoherencia de un sistema cuántico producirá errores, ya que los algoritmos no retornarán los resultados esperados. Por este motivo, los ordenadores cuánticos tienen unas características muy especiales para funcionar (tales como su temperatura de trabajo a -273 grados), con el fin de evitar perturbaciones y ruido.

Algoritmo cuántico

Un algoritmo cuántico difiere bastante de un algoritmo convencional.

Un algoritmo cuántico permite la ejecución de una serie de puertas cuánticas sobre entidades (qubits o registros cuánticos), a los que les sigue un punto de medición.

Los cómputos se realizan utilizando qubits que operan entre sí a través de puertas cuánticas, manipulando estados. Cuando se enlazan puertas cuánticas es posible calcular funciones complejas.

El algoritmo cuántico se suele representar en un circuito formado por puertas cuánticas, en donde se transforma el estado de un conjunto de qubits desde una superposición inicial hasta una superposición final.

Ejemplo de circuito con un algoritmo cuántico. Fuente: Towards Data Science

Ya se han desarrollado algunos algoritmos importantes, entre los que cabe destacar:

Algoritmo Deutsch-Jozsa (1992): Desarrollado por David Deutsch y Richard Jozsa. Determina si una función de tipo caja negra es constante o balanceada.
Algoritmo de Shor (1995): Desarrollado por Peter Shor. Descompone un número N en factores en tiempo y espacio. Se ha convertido en un referente debido a su papel en el desencriptado de datos.
Algoritmo de Grover (1996): Desarrollado por Lov K. Grover. Demuestra que una búsqueda en una base de datos sin ordenación es mucho más rápida usando computación cuántica.

Existe una multitud de algoritmos cuánticos. Pueden consultarse parte de ellos en el Zoo de Algoritmos Cuánticos.

Campos de aplicación de la computación cuántica

La computación cuántica genera grandes expectativas para dar solución a importantes retos y problemas que hoy en día, con la computación y los ordenadores convencionales, serían impensables. Por ejemplo:

Ciberseguridad. Al principio comentamos que en pocos segundos se podría desencriptar cualquier dato encriptado con los potentes algoritmos actuales. Pero también da pie a utilizar nuevos algoritmos de encriptación más robustos, como QKD (Quantum Key Distribution). Esto llevará a redefinir la seguridad en internet y el uso de criptografía cuántica.
Medicina y Salud. Ayudará y mejorará la investigación del ADN, y permitirá desarrollar nuevos medicamentos y tratamientos personalizados. Creación y simulación de estructuras moleculares, como las proteínas.
Finanzas. Optimización de los sistemas de detección del fraude, gestión de riesgos, simulaciones de previsiones de "crashes" financieros e inversiones seguras, recomendaciones de inversiones.
Transporte. Mejora de la planificación del tráfico, optimización de rutas, eficiencia de asignación de aviones en aeropuertos o la eficiencia de los aviones.
Industria 4.0. Resolución de problemas logísticos en las cadenas de suministro. Creación de materiales verdes alternativos. Desarrollo de superconductores eficientes.
Química. Investigación de las reacciones químicas (aplicado, por ejemplo, a las baterías). Investigación de estructuras moleculares y simulación de sus reacciones.
Ciencia. Testeo de teorías científicas aún sin validar. Búsqueda de eventos de Higgs y el origen del universo. Investigación en la ciencia cuántica.
Meteorología. Análisis y predicción del clima.
Inteligencia Artificial. Se está avanzando en el campo de la inteligencia artificial cuántica. IBM está produciendo y mejorando un algoritmo de clasificación de aprendizaje automático cuántico. También se está trabajando en el comportamiento hiperrealista de personajes autónomos (no controlados) en videojuegos. También se está avanzando en la inteligencia artificial de vehículos autónomos.
Comunicaciones. Se está trabajando en un Internet cuántico, más rápido, seguro y libre de espionaje. Esto podría ser clave en nuevos servicios, tales como el metaverso.
Blockchain. La computación cuántica será clave para la web3, basada en tecnología Blockchain. Algunos de los factores clave de Blockchain son la generación de hashes, la encriptación y la firma de de las cadenas de bloques, asegurando la inmutabilidad de los mismos. La criptografía postcuántica resolvería este problema y aseguraría la inmutabilidad y la seguridad de la blockchain.

Programación en computación cuántica

¿Podemos iniciarnos en el apasionante mundo de la computación cuántica sin tener un ordenador cuántico? La respuesta es SI.

No es necesario ser miembro de un equipo restringido de investigadores en una prestigiosa universidad, ni trabajar en una de las pocas empresas que construyen ordenadores cuánticos.

Afortunadamente, tanto Google, como IBM y Microsoft desarrollan software y herramientas para que podamos aprender y construir código y algoritmos, y ponen a nuestra disposición capacidad de cómputo en uno o varios de sus ordenadores cuánticos para testearlo y ejecutarlo.

Google proporciona una plataforma muy completa llamada Google Quantum AI, en la que ofrecen una librería de Python llamada Cirq con la que podemos desarrollar nuestros algoritmos cuánticos. Para testear y ejecutar nuestros algoritmos, Google nos facilita la Quantum Virtual Machine.

En el caso de IBM, ofrece un entorno de ejecución llamado Qiskit. Mediante sus herramientas podemos, de manera visual, algoritmos cuánticos usando circuitos usando qubits, puertas lógicas y otros recursos esenciales. También podemos generar estos circuitos directamente con código, usando una librería en Python, que también nos permite visualizar el circuito y simular su ejecución. Adicionalmente, IBM ofrece recursos cuánticos para poder ejecutar estos algoritmos. Podemos elegir uno de estos recursos o máquinas a lo largo del planeta (según la carga y pool que haya), y esperar nuestro turno. IBM también ofrece sistemas y simuladores (de pago) para planes empresariales.

La solución de Microsoft se llama Azure Quantum, en donde tenemos a nuestra disposición los servicios y recursos en la nube suficientes para poder usar el potencial de la computación cuántica. Para desarrollar, Microsoft ha desarrollado el lenguaje Q# y el kit de desarrollo Quantum, el cual puede ser utilizado desde Visual Studio o desde Visual Studio Code. Esta herramienta de desarrollo permite utilizar el lenguaje F#, Qiskit o Cirq. Al igual que IBM, Microsoft también nos proporciona hardware cuántico y simuladores para poder testear y ejecutar nuestros algoritmos.

Los retos de la computación cuántica

Día a día se logran pequeños avances, y hay algunos objetivos clave para los próximos años.

El reto más importante y urgente es conseguir qubits de calidad, que mantengan la integridad de los estados cuánticos durante más tiempo, lo que permitirá realizar operaciones y algoritmos cada vez más complejos. Adicionalmente, los sistemas de corrección de errores serán claves para garantizar los resultados.

Recientemente, en España, se ha creado el proyecto CUCO, subvencionado por el CDTI y el Ministerio de Ciencia e Innovación, y formado por un consorcio de siete empresas. El objetivo de CUCO es la investigación y la implantación de tecnologías basadas en computación cuántica que puedan ser aplicadas a la industria.

Para 2024 se prevé establecer un estándar de criptografía postcuántica, lo que abre el camino a desarrollar criptosistemas que se puedan ejecutar en ordenadores clásicos pero que no puedan ser atacados por ordenadores cuánticos.

Para 2025, IBM tiene como objetivo lanzar un ordenador cuántico de 4000 qubits, usando múltiples grupos de procesadores escalados modularmente y ejecutándose en paralelo. Esta tecnología mejoraría la mitigación de errores y orquestaría las cargas de trabajo de forma inteligente.

Para 2030 se prevé alcanzar el millón de qubits.

Para 2040 se prevé romper la criptografía RSA y la curva elíptica.

Queda pendiente saber si llegaremos a usar algún día un ordenador personal o un teléfono móvil cuántico. Pero, sin duda alguna, la carrera de la innovación en la computación cuántica no ha hecho más que empezar. Y las sorpresas que nos deparan son apasionantes.

Referencias

Noticias sobre Computación cuántica:

Algoritmos cuánticos:

Zoo de Algoritmos cuánticos

Desarrollo con IBM Quantum:

Desarrollo con Microsoft Azure Quantum:

Desarrollo con Google Quantum AI:

Compañías líderes en computación cuántica:

jueves, 14 de abril de 2022

Super Windows: Cómo optimizar y acelerar tu Windows (parte 3)

Windows es un gran sistema operativo, pero necesita de un mantenimiento para exprimir su potencial y rendimiento. A medida que lo usamos parece ralentizarse y ser muy pesado. Esta motivación me ha llevado a escribir estos artículos para enseñarte cómo optimizar y acelerar tu Windows.

En esta serie de artículos vamos a aprender cómo podemos acelerar su velocidad y a liberar muchos de sus recursos. Con ello conseguiremos que nuestro ordenador se convierta en un Fórmula 1, entregándonos toda su potencia y su velocidad.

En esta tercera parte vamos a abordar otras configuraciones esenciales para optimizar y acelerar nuestro Windows.

La mayor parte de estas opciones pueden ser accedidas desde las opciones de configuración de Windows, o bien, desde el menú Inicio, escribir el título de la opción para que lo busque y acceda directamente a la opción.

La relación de opciones aquí presentadas aplican completamente a Windows 11. Algunas de estas opciones pueden ser también aplicables a Windows 10 y anteriores, pero la forma de acceder a ellas puede ser diferente. El porcentaje de opciones comunes va decrementándose cuanto más antigua sea la versión de Windows.

Configuración para juegos si no eres Gamer

Si no eres gamer, o tus necesidades de juego no están alineadas con XBox, podemos cambiar algunas configuraciones de la opción "Juegos" dentro de la configuración de Windows.

Si no utilizas tu equipo para jugar con XBox, te conviene desactivar la "XBox Game bar", así como también el "Modo Juego" y las "Capturas de pantalla".

Configuración para juegos y aplicaciones que exprimen los gráficos

Tanto si eres gamer como si eres un grafista, diseñador o un editor de vídeos, esta configuración te interesa.

En la Configuración de Windows, accedemos a la opción "Juegos", luego "Pantalla" "Modo de juego" y, después, "Gráficos". Aparecerá una lista de aplicaciones que utilizan de forma especializada los gráficos de tu equipo. En la parte superior podemos agregar aplicaciones de forma manual (como juegos) si es que dicha aplicación no aparece en la lista. Para ello, seleccionamos el valor "Aplicación de escritorio" y pulsamos el botón "Examinar", donde buscaremos el archivo ejecutable de la aplicación en el disco.

Una vez tengas la aplicación (o el juego) en la lista, se selecciona esta aplicación en la lista y se pulsa el botón "Opciones". Mostrará un cuadro de diálogo, en donde seleccionaremos la opción "Alto Rendimiento".

Privacidad y Seguridad

Si no damos un uso profesional de nuestro equipo, como pueda ser de programador, conviene deshabilitar todas las opciones de la sección "Seguridad" ("Buscar mi dispositivo" y "Para programadores"), dentro de la opción "Privacidad y Seguridad" en la configuración de Windows, desde la categoría "Ubicación" hasta la categoría "Captura de aplicaciones y pantalla".

También es recomendable deshabilitar (si realmente no lo necesitas) todas las configuraciones de las opciones "General", "Voz", "Personalización de entrada manuscrita y escritura", "Diagnóstico y comentarios", "Historial de actividades", etc., así como también todos aquellos permisos que realmente no necesitas o no quieres tener activos (como ubicación, cámara, micrófono, notificaciones, etc). Todas estas opciones están consumiendo recursos en segundo plano y pueden no ser tan necesarias.

En general, la mayor parte de estas opciones se pueden deshabilitar. No obstante, es mejor que analices cada una de estas opciones para que decidas qué dejar activo. Por ejemplo, las opciones de cámara y micrófono pueden ser necesarias, especialmente si realizas videoconferencias o si eres músico y realizas grabaciones de audio.

Windows Defender

Hay una configuración que, por defecto, Microsoft activa para realizar una monitorización exhaustiva de todo lo que Windows Defender está realizando. Esta monitorización es a efectos de información y reporte, más que de diagnóstico y acción.

Para ello, accedemos a Windows Defender, y accedemos a la opción "Seguridad del dispositivo", y a la sección "Aislamiento del núcleo" (detalles del aislamiento). Aquí desactivaremos la opción.

Red

Por defecto, Windows se reserva parte del ancho de banda para uso propio, como, por ejemplo, para las actualizaciones de Windows. Si queremos aprovechar al máximo nuestro ancho de banda realizaremos los siguientes pasos:

1) Ejecutar regedit como administrador del sistema (pulsa las teclas Windows + R, y escribir "regedit", o desde el menú Inicio escribir en la búsqueda "regedit")

2) Buscar la siguiente ruta:

\HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Multimedia\SystemProfile

3) Seleccionar la variable NetworkThrottlingIndex y cambiar su valor en modo hexadecimal a "FFFFFFF"

4) Aceptar el cambio

Tras reiniciar el equipo, adoptará esta nueva configuración.

Discos y almacenamiento

Configuraciones automáticas sobre almacenamiento

Dentro de la configuración de Windows, en Sistema, tenemos la opción "Almacenamiento". Una de sus opciones, "Sensor de almacenamiento", permite, de forma automática, detectar aquellos componentes de almacenamiento no son necesarios para su eliminación automática.

En la opción "Recomendaciones de limpieza" encontraremos varias configuraciones que nos ayudan a limpiar de forma automática elementos de almacenamiento importantes, como "Instalaciones anteriores de Windows" o la carpeta "Descargas", o "Archivos grandes o sin usar", "Archivos sincronizados a la nube" o "Aplicaciones sin usar".

También podemos seleccionar la estadística de "Archivos temporales" y configurar las opciones que más se ajusten a nuestras necesidades o preferencias.

Eliminar archivos temporales y "prefetch"

Para eliminar directamente archivos temporales, podemos lanzar el cuadro "Ejecutar" (Windows + R o clic derecho en menú Inicio y opción "Ejecutar", y escribimos %temp%. Con ello aparecerán todos los archivos temporales actuales de aplicaciones de terceros. Basta con seleccionar todos (Ctrl + E) y borrar (Supr). Es posible que algunos archivos no se puedan eliminar (se están utilizando), por lo que seleccionaremos la opción "Omitir".

Para eliminar directamente archivos temporales internos (de Windows), realizamos lo mismo que lo indicado arriba, pero en lugar de especificar %temp%, omitimos el símbolo de porcentaje (es decir, especficicamos sólo la palabra temp).

Otros archivos que podemos eliminar son los denominados "prefetch", que son generados por Windows durante la gestión de la memoria, y que se van quedando ahí. Para ello, repetimos los pasos anteriores y escribimos "prefetch" en el cuadro "Ejecutar". El resto de pasos son los mismos.

Liberar espacio de disco

Otra forma para liberar espacio de almacenamiento es arrancar el Administrador de Archivos (el atajo serían las teclas Windows + E), localizar la unidad de disco que queremos liberar, hacer clic con el botón derecho del ratón y seleccionar la opción "Propiedades, y pulsamos el botón "Liberar espacio". En la ventana de diálogo podemos seleccionar previamente los elementos que queremos eliminar y desmarcar aquellos elementos que queremos conservar.

Defragmentar unidades de discos

Una configuración interesante para acelerar el acceso al disco, es su defragmentación. Esta técnica junta la información de los archivos en sectores contiguos de disco, por lo que el acceso a los mismos se acelera al no tener que buscar en diferentes sitios y mover los cabezales. Esta configuración sólo aplica a discos duros mecánicos o rígidos (HDD), no a discos de estado sólido (SSD).

Si tienes un disco mecánico, arranca el Administrador de Archivos (el atajo serían las teclas Windows + E), localizar la unidad de disco que queremos liberar, hacer clic con el botón derecho del ratón y seleccionar la opción "Propiedades, y en la sección "Optimizar y defragmentar unidad" pulsamos el botón "Analizar" y, cuando termine, pulsamo la opción "Optimizar". Este proceso lleva un rato, por lo que ten paciencia.

Optimizar unidades de disco

En el caso de tener unidades de disco sólido (SSD), siguiendo los pasos de la sección anterior, observaremos que el botón "Analizar" estará deshabilitado. Estará disponible únicamente el botón "Optimizar" para nuestro disco SSD, que nos permitirá una mejora del rendimiento de ese disco.

Nota: En Windows 11 se agregó esta mejora, con lo que no se defragmenta el disco si es SSD. En Windows 10 y anteriores, se recomiendo no utilizarlo.

Papelera de reciclaje

Como medida de seguridad, Windows envía todos los archivos y elementos que eliminamos a la Papelera de reciclaje, a fin de que, si nos equivocamos o arrepentimos, podamos recuperarlo nuevamente.

Básicamente, mueve los archivos de su origen a una carpeta especial, por lo que seguimos ocupando espacio en el disco.

Si queremos eliminar definitivamente el contenido de la Papelera, haremos clic derecho sobre ésta y seleccionamos la opción "Vaciar".

Visor de Eventos

Todo lo que sucede en Windows es almacenado en el Visor de Eventos. Esta herramienta es útil en el caso de que haya sucedido algún problema que impacte en el funcionamiento de Windows, ya que teniendo un registro de lo que ha ocurrido puede ayudar a diagnosticar los problemas.

Con el tiempo, su tamaño puede ser considerable. Si no has tenido problemas críticos en el funcionamiento de Windows, puedes acceder a esta herramienta y eliminar todos los eventos para liberar espacio. Esto se realiza en desde el árbol de la izquierda, en "Registros de Windows".

Nota: No te preocupes. Windows sigue capturando eventos desde el momento actual de forma constante.

Puntos de restauración

A medida que vamos actualizando Windows vamos generando puntos de restauración. También los generamos de forma manual, a modo de backup. Esto, lógicamente, consume bastante espacio en nuestro equipo. Así pues, podemos configurar y eliminar puntos de eliminación para optimizar este espacio.

Para ello, en el Explorador de Archivos, haremos clic sobre "Este Equipo", opción "Mostrar más opciones" y seleccionar "Propiedades". A continuación seleccionamos "Opciones avanzadas del Sistema". Aparece una nueva ventana de diálogo. Seleccionamos la pestaña "Protección del sistema", y en la sección de "Configuración de la protección" pulsamos el botón "Configurar...", en donde tendremos a nuestra disposición las opciones de restauración.

Serie completa

Super Windows: Cómo optimizar y acelerar tu Windows (parte 2)

En esta segunda entrega vamos a aprender a modificar algunas configuraciones para extraer el máximo de potencia.

Opciones de Energía

A través de la configuración de Windows, hay una opción para configurar el modo en que el PC consume la energía, especialmente si tu equipo es un ordenador portátil (laptop). Te recomiendo que uses la opción de "Máximo rendimiento".

Otra recomendación es cambiar la configuración de "Pantalla y Suspensión", deshabilitando todas las opciones de suspensión (cambiando al valor "Nunca"). A muchos equipos les cuesta mucho salir de una suspención, llegando a bloquearse y a consumir más recursos a la hora de recuperarse.

En las opciones de "Plan de Energía" (buscar desde el menú Inicio), seleccionar "Cambiar la opción avanzada de energía" y deshabilitar la opción de apagar disco duro (valor "Nunca").

Opciones de Personalización

En esta sección de la configuración se hallan bastantes configuraciones posibles.

Opciones visuales

Es muy recomendable utilizar el modo Oscuro (en temas), especialmente en los equipos portátiles, ya que gasta mucha menos energía.

En la opción "Colores" desactivamos los "Efectos de transparencia". Esto elimina la transparencia en las ventanas, aumentando la velocidad y la fluidez de presentación de gráficos de Windows.

Barra de tareas

La opción de "Barra de tareas" en las opciones de personalización nos permite activar o desactivar las aplicaciones disponibles en la barra de tareas. Deja las que te sean realmente necesarias (por ejemplo, podemos desactivar el chat o los widgets).

En la sección "Desbordamiento de barra de tareas" haremos lo mismo.

También podemos desactivar algunas de las opciones de "Compartamiento de la barra de tareas" para lograr un mejor rendimiento. Esto es opcional.

Opciones de pantalla

Incrementar el rendimiento gráfico

Desde la opción "Sistema" accedemos a las opciones de pantalla. Después, accedemos a la opción "Gráficos". Por defecto, Microsoft agrega algunas aplicaciones que a menudo no utilizamos y están consumiendo recursos. Te recomiendo que configures el valor "Alto rendimiento" para todas las aplicaciones que realmente no utilices o que uses de forma casual.

También desde la configuración "Gráficos", accedemos al enlace u opción "Cambiar la configuración de gráficos predeterminada" y activar la opción "Programación de GPU acelerada por hardware". Esto permitirá que, si tienes tarjeta gráfica aceleradora, sea ésta la que procese los gráficos (especialmente el 3D), en lugar de la tarjeta gráfica integrada o la CPU.

Si en la configuración de la GPU aparece la opción "Frecuencia de actualización variable", es recomendable deshabilitarla para optimizar aún más el procesado de gráficos.

Con estas opciones, conseguiremos mucho mayor rendimiento, especialmente para la ejecución de juegos.

Animaciones y efectos

Otro de los puntos que más recursos consumen son las animaciones y efectos de la interfaz de usuario, tales como las sombras de las ventanas, animaciones en diferentes componentes visuales, etc.

Para mejorar el rendimiento y reducir el consumo de recursos, vamos a buscar "avanzada" en el menú de Inicio de Windows, para encontrar las opciones avanzadas del Sistema (también se puede encontrar accediendo a la configuración de Windows, Sistema y opciones avanzadas). Una vez aparezca el cuadro de diálogo de opciones avanzadas, seleccionamos la opción "Opciones de rendimiento", donde aparecerán las configuraciones de efectos visuales entre otros. Simplemente desmarcamos las opciones que no queremos. Si eliminamos todas las configuraciones, obtendremos el mayor rendimiento.

Otra configuración que podemos modificar es la siguiente: accedemos a la configuración de Windows, seleccionamos la categortía de "Accesibilidad" y la opción "Efectos visuales". Aquí podremos deshabilitar directamente los efectos de transparencia o las de animación (entre otras).

CPU

Vamos a asegurarnos de que Windows está usando todos los núcleos del microprocesador. Si nuestra CPU tiene 8 núcleos, y sólo están habilitados 6, estamos desperdiciando mucha potencia de procesamiento.

Para ello, pulsamos las teclas Windows + R (comando ejecutar), y en el cuadro de diálogo escribimos "msconfig" (sin las comillas), con lo que aparecerá la aplicación "Configuración del Sistema". Seleccionamos la pestaña "Arranque" y pulsamos el botón "Opciones avanzadas...". Nos aseguraremos de que la configuración de "Número de procesadores" está habilitada con el número máximo de núcleos que tiene nuestro ordenador.

Memoria

Gestión automática de memoria

Por defecto, Windows gestiona automáticamente el uso de la memoria de la manera más óptima. De forma opcional, podemos configurar la memoria máxima a utilizar.

Para ello, pulsamos las teclas Windows + R (comando ejecutar), y en el cuadro de diálogo escribimos "msconfig" (sin las comillas), con lo que aparecerá la aplicación "Configuración del Sistema". Seleccionamos la pestaña "Arranque" y pulsamos el botón "Opciones avanzadas...". Aquí especificaremos la cantidad de memoria en la configuración "Cantidad máxima de memoria".

Memoria virtual

Si tu equipo tiene poca memoria (hasta 4GB), podemos conseguir un mayor rendimiento si asignamos memoria virtual. Esto tiene sentido si tienes un disco de estado sólido (SSD), pues es mucho más rápido que un disco duro rígido o mecánico.

Para asignar memoria virtual, primero hay que acceder a la Configuración del Sistema (podemos acceder desde el Explorador de Windows, seleccionado "Este Equipo", después hacer clic derecho y seleccionar "Propiedades"). En la ventana de diálogo que aparece, seleccionamos el enlace "Configuración avanzada del Sistema", y en la sección "Rendimiento" pulsamos el botón "Configuración". Después, seleccionamos la pestaña "Opciones avanzadas" y, en la sección "Memoria Virtual", pulsamos el botón "Cambiar".

Por defecto, Windows selecciona automáticamente la memoria virtual, por lo que habrá que desactivar esta opción. A continuación, seleccionamos "Tamaño personalizado". Podemos asignar el tamaño recomendado (parte inferior), pero podemos asignarle un tamaño más óptimo, el cual se basaría en asignar, como mínimo, la misma cantidad de memoria RAM de nuestro equipo, y, como máximo, el doble. Esta cantidad hay que expresarla en MegaBytes, por lo que habrá que multiplicar el número de GigaBytes por 1024 (por ejemplo, si tu equipo tiene 4 GB RAM, como mínimo hay que especificar 4096 MB y como máximo 8192 MB),

Inicio de sesión con reconocimiento facial

En la Configuración de Windows, seleccionaremos "Aplicaciones" y "Características opcionales". Entre las posibles características deshabilitaremos "Rostro de Windows Hello". Esta opción permite iniciar la sesión de Windows a través de la cámara del equipo, escaneando tu rostro.

Asistencia rápida de Microsoft

En la Configuración de Windows, seleccionaremos "Aplicaciones" y "Características opcionales". Entre las posibles características deshabilitaremos "Asistencia rápida de Microsoft". Este tipo de servicio es muy raro que se utilice para un uso doméstico.

Datos de diagnóstico

Toda la actividad que realices manualmente en Windows, toda la actividad automática que realice el propio Windows y todos aquellos eventos que se producen durante una sesión de Windows, es monitorizada y utilizada para estadísticas y para realizar diagnósticos sobre el estado de Windows, lo que puede facilitar la detección de problemas. Esta información se envía a Microsoft para estos propósitos.

Esta información, una vez enviada, no tiene valor para nosotros, y lo único que hace es ocupar espacio en nuestro equipo. Por tanto, podemos eliminar estos datos y liberar espacio.

Para conseguir esto accedemos a Configuración de Windows, seleccionamos "Privacidad y Seguridad", después "Diagnóstico y comentarios" y, por último, "Eliminar datos de diagnóstico".

También podemos deshabilitar la opción "Enviar los datos de diagnóstico opcionales", dentro de la opción "Datos de Diagnóstico".

Notificaciones

Las notificaciones, además de distraer y molestar, consumen bastantes recursos, pues constantemente están chequeando nuevas notificaciones para mostrar.

Podemos deshabilitar total o parcialmente estas notificaciones.

En Configuración de Windows seleccionamos "Sistema" y después "Notificaciones". Se mostrará una lista de las aplicaciones que pueden enviar notificaciones, por lo que podemos seleccionar qué aplicaciones queremos o no queremos que notifiquen.

Podemos deshabilitar todas las notificaciones si deshabilitamos la opción "Notificaciones" (primera opción, en la parte superior).

Serie completa

viernes, 18 de marzo de 2022

Super Windows: Cómo optimizar y acelerar tu Windows (parte 1)

En esta primera entrega vamos a conocer que Windows, por defecto, viene con unos servicios ya activados por defecto, y los cuales podemos deshabilitar para ayudarle a funcionar mejor.

También aprenderemos que Windows instala una serie de aplicaciones de las que podemos prescindir, aumentando el espacio en disco y ganando rendimiento al no usarlas.

Estos conocimientos están recopilados sobre Windows 11, aunque gran parte también están presentes en versiones anteriores, especialmente en Windows 10. En versiones anteriores a Windows 10 no existían muchas de estas configuraciones. No obstante, algunas de ellas pueden estar presentes y pueden ayudarte a raspar algo de rendimiento. Es muy posible que no tenga el mismo camino (o pasos) y que el nombre de la opción tenga otro nombre.

Servicios en Windows

Para acceder a la configuración de servicios, basta con ir al menú de Inicio y escribir "Servicios" para acceder directamente. Se mostrarán todos los servicios existentes, su estado, su descripción y el tipo de inicio del servicio. También podemos acceder pulsando la tecla Windows + R (Run o Ejecutar) y escribir "services.msc".

Para cambiar la configuración de un servicio, basta con seleccionar el servicio en la lista, hacer clic derecho y seleccionar "Propiedades". Se mostrará una ventana de diálogo en la que podremos cambiar su configuración. De esta manera, podremos modificar su estado (en ejecución, detenido, etc.) y el tipo de inicio (por ejemplo, deshabilitado).

La lista que se muestra a continuación es una recomendación personal sobre servicios que se pueden deshabilitar, según tus necesidades. Puedes deshabilitarlos o no. Además, más adelante, puedes volver a habilitar algún servicio si lo necesitas:

Si no estás haciendo uso de dispositivos Bluetooth, conviene deshabilitar todos los servicios relacionados.
Si no estás usando las capacidades de XBox en tu PC, te recomiendo deshabilitar todos los servicios relacionados.
Si no haces uso de máquinas virtuales, deshabilita todos aquellos servicios relacionados con Hyper-V o Host HV.
Administrador de mapas descargado. Es utilizado por la aplicación "Mapas", la cual no es utilizada habitualmente.
Si no usas impresora, deshabilita el servicio "Cola de impresión" y el servicio "Extensiones y notificaciones de impresora".
Diagnostic Execution Service. Realiza monitorización y diagnósticos en Windows.
Tarjeta inteligente y servicio de Directiva de extracción de tarjetas inteligentes. Si no utilizas tarjetas inteligentes, deshabilítalo.
Experiencia de Usuario y Telemetrías Asociadas. Monitoriza cómo utilizas la interfaz de usuario, generando telemetrías (o estadísticas) de toda tu actividad.
Control parental.
Fax. ¿Quién lo utiliza?
Registro remoto. Esta opción permite a un usuario, desde un equipo remoto, poder modificar el registro de Windows.
Si no haces uso de sistemas biométricos para desbloquear el equipo (como la huella digital), deshabilita el "Servicio biométrico de Windows".
Si no tienes cifrado tu disco duro (lo cual sería muy recomendable por temas de seguridad), deshabilita el servicio "Servicio Cifrado de Unidad Bitlocker".
Servicio AVCTP. Este servicio se utiliza para conectar dispositivos de audio y micrófono por Bluetooth. Si no utilizas estos dispositivos, desactívalo.
Servicio de Directivas de Diagnóstico. Lo utiliza Windows para recopilar información variada de tu equipo para intentar ofrecerte un diagnóstico en caso de problemas. Raramente lo utilizamos y su resultado no siempre es eficiente.
Servicio de geolocalización. Envía tu localización a diferentes aplicaciones y dispositivos.
Servicio de enrutamiento de mensajes de inserción (WAP). Está relacionado con telemetrías.
Servicio de escritura a mano y teclado táctil. A no ser que uses una tablet con Windows o una Surface, estás malgastando el rendimiento de tu equipo.
Servicio de prueba comercial.
Servicio de punto de conexión de Windows Mobile. Si tu dispositivo es móvil y tiene tarjeta SIM telefónica, te permitirá compartir la conexión a internet. Si tienes un PC, deshabilítalo.
Servicio Frameserver de la Cámara de Windows.
Servicio informe de errores de Windows. Envía los posibles errores de Windows a Microsoft.
Servicio telefónico.
Servicio Volumetric Audio Compositor.
Servicio de Windows Insider. Servicio de Microsoft para poder probar próximas versiones de Windows (versiones alpha y beta).
Sysmain. Este servicio mejora el rendimiento del equipo, sólo si éste utiliza disco duro mecánico o rígido, utilizando un defragmentador de disco. Si usas un disco SSD, deshabilita este servicio.
Telefonía.
Wallet Service. Si no utilizas compras online en Microsoft Store con tus tarjetas de crédito, deshabilita este servicio.
Windows Mixed Reality OpenXR Service. Si no usas realidad mixta, puedes deshabilitarlo.
Windows Update. Se encarga de actualizar automáticamente Windows. Mientras no haya actualizaciones está corriendo y consumiendo recursos. Se puede actualizar manualmente cuando lo deseemos.

Algunas aplicaciones de terceros que instales posteriormente a la instalación de Windows, pueden crear servicios adicionales. Conviene revisarlos y elegir si quieres deshabilitarlos o no. Particularmente, suelo deshabilitar todos los servicios de actualización (update), como los de Google, Adobe Acrobat, etc. Si quiero actualizar estas aplicaciones puedo hacerlo manualmente y no tener ejecutando siempre estos servicios.

Aplicaciones

Configuraciones para Aplicaciones

En la configuración de Windows (menú Inicio y escribir "config"), aparecerá la opción "Aplicaciones". Dentro de esta opción seleccionaremos la opción "Aplicaciones y características".

Una de las configuraciones que podemos personalizar será la de "Compartir este dispositivo", la cual deshabilitaremos.

En la configuración "Más configuraciones":

Deshabilitaremos todos los alias de las aplicaciones, ya que ocupan caché y afecta al rendimiento.
Deshabilitaremos la opción "Archivar aplicaciones" (no suele ser necesario).

Bloatware: Aplicaciones preinstaladas por Windows

Denro de la misma ventana de antes, debajo, aparecerá una lista de las aplicaciones que tenemos en Windows. Microsoft preinstala mucho Bloatware, que son aplicaciones que Windows nos instala sin permiso y que ocupan y consumen recursos (almacenamiento, memoria, red y ciclos de cpu).

Siento decir que en este punto el proceso es muy manual, y hay que ir aplicación por aplicación (de aquellas que no necesitemos o queramos), hacer click en el botón que hay situado a la derecha de cada aplicación (con tres puntos verticales), e ir seleccionando la opción de "Desinstalar". Esto funcionará con algunas aplicaciones (como la del tiempo meteorológico), pero no es posible con otras aplicaciones que Microsoft "protege" para que no se desinstalen (como Cortana).

Vamos desinstalando todas aquellas aplicaciones preinstaladas que no necesitamos y que no nos interesen. Una forma eficiente para desinstalar aplicaciones (incluyendo algunas que se resisten y no nos dejan, junto con todo su rastro (archivos temporales, entradas de registro, etc)), es utilizar herramientas como Revo Uninstaller o IOBit Uninstaller.

¿Qué aplicaciones preinstaladas podemos desinstalar? Eso ya va en gustos y necesidades. Algunas de estas pueden ser:

Microsoft Power Automate. Es una herramienta para automatizar tareas basado en la nube.
Mixed Reality Portal. Es una aplicación que simula una realidad mixta.
Microsoft To-Do. Es una herramienta más usada en equipos empresariales.
Microsoft Teams. Es una aplicación para trabajo en equipo, que raramente se usa en equipos domésticos.
Microsoft OneDrive: Si no utilizas este servicio de almacenamiento en la nube, puedes prescindir de él.
XBox: Si no utilizas el equipo para gaming o no utilizas juegos en la plataforma XBox, también puedes eliminar estas aplicaciones.
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Cuentas de correo y calendario. Si utilizas estas herramientas vía Web, puedes desinstalarlas.
Cámara. Si no utilizas la cámara para desbloquear el equipo ni para realizar videoconferencias, puedes prescindir de ella.

Aplicaciones ejecutándose en segundo plano

Por otra parte, algunas de estas aplicaciones se podrían ejecutar en segundo plano. Para deshabilitar este comportamiento, basta con hacer clic en el botón situado a la derecha de la aplicación, seleccionar "Opciones avanzadas" y en "Permisos de aplicaciones en segundo plano", cambiar su valor a "Nunca".

Otra forma de quitar aplicaciones que se cargan y se ejecutan en segundo plano es acceder a la configuración de Windows, acceder a "Personalización", accedemos a "Barra de tareas" y a "Desbordamiento de esquinade barra de herramientas". Aquí aparecerán las aplicaciones que se instalan en la barra de herramientas, por lo que procedemos a desactivar todas las aplicaciones que queremos quitar de la barra de herramientas y que se ejecutan en segundo plano.

Aplicaciones al inicio

Algunas aplicaciones que se instalan se configuran (sin consultarnos) para que se inicien junto con el arranque de Windows. Esto, obviamente, ralentiza el inicio de Windows y además ocupan recursos.

Para eliminar este inicio de aplicaciones, iremos al Administrador de Tareas de Windows (Ctrl + Alt + Supr, o bien buscarlo en el menú Inicio) y seleccionar la pestaña "Inicio". Aparecerá la lista de aplicaciones que se inician con Windows. Selecciona, una a una, la aplicación que no quieres y. con el botón derecho, se procede a deshabilitarla o a eliminarla del proceso de inicio.

Te recomiendo que dejes únicamente las aplicaciones que realmente necesitas y los drivers que se inician con Windows, como la tarjeta gráfica, el micrófono, la tarjeta de sonido, la placa base, etc.

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