COMPUTACIÓN CUANTICA
CONCEPTOLa computación cuántica se basa en el uso de qubits en lugarde bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen...
QUE ES LA COMPUTACIÓNCUANTICA? La computación cuántica nace con el objetivo de  combinar las propiedades de la física y l...
HISTÓRIA En las décadas de 1970 y 1980, algunos teóricos como Richard  Feynmann, Paul Benioff, David Deutsch, (y Charles ...
   Isaac L. Chiang, uno de los experimentalistas cuánticos más importantes del mundo,    y Mark G. Kubinec, se lanzaron a...
CARACTERISTICAS   Cada bit puede presentarse en estados alternativos y discretos a la vez, en la    computación cuántica ...
El qubit    Es el elemento básico de la computación cuántica. Su nombreviene dado por sus siglas: quantum bit,      y repr...
Entanglement:Debido a este fenómeno, si dos partículas son generadas en el mismoproceso, permanecen relacionadas        en...
El paralelismo cuántico    Gracias a la superposición cuántica,   utilizando puertaslógicas cuánticas, podemos       llega...
PROBLEMAS DE LA COMPUTACIÓN    CUANTICA   Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema d...
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Computación cuantica rocio

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Computación cuantica rocio

  1. 1. COMPUTACIÓN CUANTICA
  2. 2. CONCEPTOLa computación cuántica se basa en el uso de qubits en lugarde bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacenposibles nuevos algoritmos.
  3. 3. QUE ES LA COMPUTACIÓNCUANTICA? La computación cuántica nace con el objetivo de combinar las propiedades de la física y las ciencias computacionales para solucionar problemas de computación. La base teórica de la computación tradicional está basada en saber usar unos y ceros para resolver problemas. Se utilizan los transistores como elemento principal, de forma que las diferencias de energía que existan en él son unos y ceros lógicos. Sin embargo, en la computación cuántica, se reduce la escala del elemento primario, lo que conlleva una serie de efectos cada vez más obvios. Hasta hoy día, los componentes de hardware han estado siendo miniaturizados hasta llegar a conseguir nano circuitos. Sin embargo, vamos a alcanzar un punto en el que esta miniaturización sea tal que no se pueda avanzar más en este aspecto. En ese momento tendrá que entrar en juego la mecánica cuántica.
  4. 4. HISTÓRIA En las décadas de 1970 y 1980, algunos teóricos como Richard Feynmann, Paul Benioff, David Deutsch, (y Charles Bennett), propusieron el concepto de las computadoras cuánticas, obteniendo como respuesta las dudas de muchos científicos respecto a que alguna vez ese tipo de computadoras pudieran llegar a resultar realmente prácticas. Sin embargo, Peter Shor , describió en 1994 un algoritmo cuántico, diseñado para realizar la factorización de números grandes, de una forma exponencialmente más rápida que las computadoras convencionales (hasta el punto de poder llegar a hacer saltar la seguridad de muchos criptosistemas de clave pública). Esto animó a muchos científicos a intentar explotar las capacidades de las computadoras cuánticas. Desde entonces, varios grupos de investigación de todo el mundo han logrado progresos realmente importantes en este ámbito.
  5. 5.  Isaac L. Chiang, uno de los experimentalistas cuánticos más importantes del mundo, y Mark G. Kubinec, se lanzaron a construir un ordenador cuántico simple que fuera capaz de ejecutar un algoritmo de búsqueda, denominado “de Grover? en honor a su creador. En 1998, en la Universidad de California en Berkeley, consiguieron crear bits cuánticos a partir de átomos de hidrógeno y cloro procedentes del cloroformo. Tras alinear los núcleos, obligaban a las moléculas a comportarse como ordenadores, leyendo los resultados mediante resonancia magnética. Utilizaba 5 bits cuánticos (o qubits), y la factorización de dicho algoritmo es el algoritmo más complejo que se ha podido demostrar hasta el momento usando una computadora cuántica. La División de Investigación de IBM Research ha aportado además múltiples teorías cuánticas. Sus científicos, por ejemplo, fueron pioneros en criptografía y comunicaciones cuánticas, así como en metodologías de corrección de errores. Desde aquí se promulgaron los cinco criterios básicos para la realización de un computadora cuántica eficiente: a) Un sistema físico de escala flexible con qubits bien caracterizados. b) Capacidad de inicializar el estado de un qubit. c) Tiempos de descoherencia más largos que el tiempo de operación de la puerta cuántica. d) Un conjunto universal de puertas cuánticas. e) La capacidad de medir qubits específicos.
  6. 6. CARACTERISTICAS Cada bit puede presentarse en estados alternativos y discretos a la vez, en la computación cuántica cada bit llega a estar en múltiples estados en un mismo instante. Gracias a esto, podremos llegar a reducir exponencialmente el tiempo empleado por los algoritmos actuales. Es factible la reducción drástica de los recursos computacionales que se requieren en la ejecución de algoritmos, algunos de los cuales requieren muchísimo poder de cómputo en las computadoras más avanzadas que existen hoy en día. La base teórica de la computación cuántica se basa en las interacciones del mundo atómico, así como en futuras implementaciones de computadoras cuánticas, obteniéndose por el momento resultados muy alentadores. Además, es uno de los métodos con mayor futuro debido a que ofrece una gama de prestaciones enormes, pudiendo llegar a duplicar los dispositivos de almacenamiento más avanzados. Los qubits pueden representar cuatro números al mismo tiempo (en lógica binaria sólo se permite un 1 o un 0 para un único bit), de ahí esta duplicación de capacidad, no sólo de las memorias o dispositivos de almacenamiento secundario, sino también del resto de componentes como microprocesadores, tarjetas de sonido, de video, lo que conllevaría además un aumento de la velocidad de estos microprocesadores.
  7. 7. El qubit Es el elemento básico de la computación cuántica. Su nombreviene dado por sus siglas: quantum bit, y representa ambosestados (0 y 1) simultáneamente, dos estados ortogonales deuna subpartícula atómica. Un vector de n qubits representa a la vez2n estados, de forma que un vector de dos qubits representaría los estados 00, 01, 10 y 11. Con dos estados discretos distintos, cualquier sistema cuántico puede servir como qubit,un spin de electrón que apunta arriba o abajo, o un spin de fotóncon polarización horizontal o vertical. Compuertas cuánticas Las compuertas lógicas son semejantes a las que utilizamos enla actualidad, con la diferencia de que éstas trabajan sobre qubits.
  8. 8. Entanglement:Debido a este fenómeno, si dos partículas son generadas en el mismoproceso, permanecen relacionadas entre sí, (por ejemplo, ladesintegración en un positrón y un electrón), de tal forma que no sepueden describir de forma aislada los subsistemas que forman.Teletransportación cuántica:Fue descrita por Stean como “la posibilidad de transmitir qubits sin enviarqubits mientras que en la computación tradicional para transmitir bitsestos son clonados/copiados y posteriormente enviados por diversosmedios de transmisión, en la computación cuántica esto no es posible.A la hora de enviar un qubit, el receptor no llegará a saber cuál era su estadoanterior con certeza, pues como hemos comentado anteriormente,cualquier intento de medirlo produce una modificación en dicho estado,de tal manera que se pierde, siendo ya imposible recuperarlo. Sinembargo, podemos solucionar este problema a través del fenómeno del“entanglement». Para ello, lo que se hace es enredar los qubits del emisory el receptor, de tal modo que el qubit del emisor se transmitedesapareciendo del emisor, y llegando al receptor el qubitteletransportado.
  9. 9. El paralelismo cuántico Gracias a la superposición cuántica, utilizando puertaslógicas cuánticas, podemos llegar a conseguir un paralelismo, en cálculos, exponencial. Esto es debidoa que a diferencia de los bits convencionales, los bitscuánticos pueden existir en un estado de superposición.
  10. 10. PROBLEMAS DE LA COMPUTACIÓN CUANTICA Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, que causa la pérdida del carácter unitario (y, más específicamente, la reversibilidad) de los pasos del algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación transversal (en la terminología usada en la tecnología de resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia magnética) está típicamente entre nanosegundos y segundos, a temperaturas bajas. Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, de forma que cualquier operación debe ser completada en un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. Si la tasa de error es lo bastante baja, es posible usar eficazmente la corrección de errores cuánticos, con lo cual sí sería posible tiempos de cálculo más largos que el tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10-4, por debajo de la cual se supone que sería posible la aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos. Otro de los problemas principales es la escalabilidad, especialmente teniendo en cuenta el considerable incremento en qubits necesarios para cualquier cálculo que implica la corrección de errores. Para ninguno de los sistemas actualmente propuestos es trivial un diseño capaz de manejar un número lo bastante alto de qubits para resolver problemas computacionalmente interesantes hoy en día.
  11. 11. GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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