información cuántica

History

La idea de la computación cuántica surgió en los años 80: Richard Feynman comprendió que los sistemas cuánticos son difíciles de simular en ordenadores convencionales, y David Deutsch construyó el primer modelo de una máquina cuántica universal.

How it works

Un cúbit es, por ejemplo, un átomo que se puede excitar con un láser. El láser lo lleva a un estado de superposición (mezcla de no excitado y excitado). Dos átomos se entrelazan mediante interacción. Luego, un sistema de muchos cúbits evoluciona según el algoritmo, y al final una medición da la respuesta. Es importante que el propio proceso de cálculo es un control cuidadoso de la interferencia cuántica, como afinar un instrumento musical.

History

La idea de la computación cuántica surgió en los años 80: Richard Feynman comprendió que los sistemas cuánticos son difíciles de simular en ordenadores convencionales, y David Deutsch construyó el primer modelo de una máquina cuántica universal.

How it works

Un cúbit es, por ejemplo, un átomo que se puede excitar con un láser. El láser lo lleva a un estado de superposición (mezcla de no excitado y excitado). Dos átomos se entrelazan mediante interacción. Luego, un sistema de muchos cúbits evoluciona según el algoritmo, y al final una medición da la respuesta. Es importante que el propio proceso de cálculo es un control cuidadoso de la interferencia cuántica, como afinar un instrumento musical.

History

El origen del campo se asocia con el análisis de la paradoja EPR y las desigualdades de Bell (1964), que señalaron la naturaleza no clásica de las correlaciones cuánticas. En 1981, Feynman propuso utilizar sistemas cuánticos para simular la física. David Deutsch en 1985 describió un ordenador cuántico universal e introdujo el concepto de paralelismo cuántico. El interés explotó con el algoritmo de Shor (1994) para la factorización y el descubrimiento de códigos cuánticos correctores de errores (Shor, Steane, 1995–96). Desde los años 2000 comenzaron los experimentos en trampas de iones y circuitos superconductores.

How it works

Un ordenador cuántico opera sobre el estado de un registro de N cúbits, que es una superposición de 2^N estados base. Los cálculos se definen mediante una evolución unitaria (puertas cuánticas), que utiliza la interferencia para amplificar las amplitudes de las respuestas correctas y suprimir las incorrectas. Los estados se miden al final, dando un resultado con una probabilidad dada por la regla de Born. El entrelazamiento proporciona correlaciones no locales, permitiendo, por ejemplo, en la teletransportación, transmitir un estado cuántico utilizando un par entrelazado previamente distribuido y dos bits clásicos. El principio de superposición y la interferencia son la base de la aceleración. La dificultad es que la interacción con el entorno causa decoherencia, destruyendo las propiedades cuánticas.

Open problems & fun facts

Ordenadores cuánticos escalables con corrección de errores; Comprender la frontera entre el mundo cuántico y el clásico, el papel de la decoherencia; Creación de cúbits topológicamente protegidos, resistentes al ruido

💡 La codificación superdensa cuántica permite transmitir dos bits clásicos enviando solo un cúbit, si la pareja comparte un estado entrelazado, un ejemplo del papel del entrelazamiento precompartido como recurso.