Introducción A La Computación Cuántica

Introducción a la
Computación Cuántica
Jose Andrés Coba Requena y Miguel Jiménez López
Universidad de Granada

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Indice
1. Breve introducción histórica
1.1. El determinismo de los conmutadores
1.2. El principio de incertidumbre
2. Las bases de la computación cuántica
3. El gato de Schrödinger
4.Computación cuántica
4.1. ¿Qué es la computación cuántica?
4.2. Bits y Qubits. La superposición de información
4.3. El enredo cuántico y la teleportación
4.4. Colapso de una función de onda y el no-determinismo cuántico
4.5. Ventajas de la computación cuántica
4.6. Ejemplos de aplicaciones de la computación cuántica
- Algoritmo de Shor para la factorización de un número
- Algoritmo de Grover parabúsquedas sobre un conjunto desordenado
4.7. El ruido externo y la decoherencia
4.8. Imposibilidad de clonación de datos cuánticos
4.9. El computador cuántico frente al convencional
5. El futuro de la computación cuántica
6. Bibliografía

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1. Breve introducción histórica
En este apartado se ofrece una introducción histórica a la computación cuántica desde dos
puntos de vistadistintos. Por un lado, atendiendo a la evolución del modelo de computación
actual y el cambio que supone la computación cuántica y por otro, repasaremos brevemente la
evolución de la física que ha permitido sentar las bases de la mecánica cuántica sobre la que se
sustenta la computación cuántica.

1.1. El determinismo de los conmutadores
En la actualidad, un ordenador se puede considerar como laimplementación física de una
Máquina de Turing Universal, es decir, un autómata capaz de realizar cualquier algoritmo que
programemos sobre él mediante una unidad que procesa y realiza cálculos, y un vector de celdas
que poseen un valor lógico de cero o de uno.
Para realizar dicha implementación se emplea básicamente un procesador electrónico
(CPU) y memoria formada por conmutadores que puedanindicar un cero lógico asociado al valor
eléctrico de tierra (o apagado), y un uno lógico asociado a un determinado voltaje (encendido).
De esta forma, los ordenadores siempre han estado existencialmente ligados al concepto
matemático de algoritmo y a su consideración clásica como netamente deterministas. Un único
computador calcula un nuevo valor (y sólo un valor) en función de los quecalculó anteriormente y
de los valores que posee en memoria. En cualquier instante de tiempo durante un procesamiento
se podría detener el cálculo y observar el valor de las celdas de memoria, y se vería que los
conmutadores que las componen poseen un valor de cero o de uno. Dichos valores podrían
extraerse e introducirse en un procesador distinto, poner en marcha este nuevo ordenador y al
final seobtendrá el mismo resultado que hubiera proporcionado el primero.
Esto ya era así cuando los 167 m 2 que conformaban el ENIAC provocaban apagones en
Filadelfia al comenzar sus cálculos balísticos. Aquel mítico y burdo ordenador fue presentado al
público el 14 de febrero de 1946 y era capaz de realizar 5000 sumas y 300 multiplicaciones por
segundo. Actualmente, la tecnología de circuitosintegrados ha permitido a Intel presentar el
pasado 14 de febrero de 2011, exactamente 65 años más tarde, su microprocesador i7-990X del
tamaño de un pulgar y con 6 núcleos que poseen la capacidad para realizar más de 150.000
millones de instrucciones por segundo y un consumo eléctrico realmente lejos de provocar
apagones en ninguna ciudad.
Y sin embargo los dos se rigen por el mismo modelo en...