Sistemas
Páginas: 16 (3773 palabras)
Publicado: 7 de febrero de 2013
Qubit bits cuánticos
En computación cuántica, un qubit o bit cuántico (quantum bit) es una unidad de información cuántica (la versión cuántica del tradicional bit) con dimensiones adicionales asociadas a las propiedades cuánticas de los átomos físicos.
La computación cuántica es realizada tras iniciar un sistema de qubits con un algoritmo cuántico ("iniciar" hace referencia a algún procesofísico avanzado que pone el sistema en un estado de entrelazamiento cuántico).
El qubit es descrito por un vector en un sistema cuántico-mecánico de dos niveles, que es formalmente equivalente a un espacio vectorial bidimensional sobre números complejos.
Bits vs Qubits
Un bit es la unidad básica de la información de las computadoras tradicionales. Sin tener en cuenta de su implementaciónfísica, un bit siempre se interpreta como un 0 o un 1.
Un qubit tiene ciertas similitudes con un bit clásico. Como un bit, un qubit puede tener dos posibles valores 0 ó 1; la diferencia es que mientras que un bit puede ser 0 ó 1, un qubit puede ser 0, 1 o una superposición cuántica de ambos.
En tanto, dos qubits pueden estar en cualquiera de los cuatro estados de superposición cuántica, ytres qubits en cualquiera de las 8 superposiciones.
En general, una computadora cuántica con N qubits, puede estar en una superposición cuántica arbitraria de 2 elevado a la N estados simultáneamente (una computadora normal puede solo estar en uno de esos 2 a la N estados en un único momento). Una computadora cuántica opera manipulando esos qubits con una secuencia fija de puertas lógicascuánticas. La secuencia de puertas a ser aplicadas es llamada algoritmo cuántico.
Computación cuántica
La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos.
Una misma tarea puede tener diferente complejidad en computación clásica y encomputación cuántica, lo que ha dado lugar a una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Mientras un computador clásico equivale a una máquina de Turing,1 un computador cuántico equivale a una máquina de Turing cuántica.
Origen de la computación cuántica
A medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en el mismoespacio; así se fabrican microchips cada vez más pequeños, y es que, cuanto más pequeño es, mayor velocidad de proceso alcanza el chip. Sin embargo, no podemos hacer los chips infinitamente pequeños. Hay un límite en el cual dejan de funcionar correctamente. Cuando se llega a la escala de nanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular. A esto se le llama efecto túnel.Una partícula clásica, si se encuentra con un obstáculo, no puede atravesarlo y rebota. Pero con los electrones, que son partículas cuánticas y se comportan como ondas, existe la posibilidad de que una parte de ellos pueda atravesar las paredes si son demasiado finas; de esta manera la señal puede pasar por canales donde no debería circular. Por ello, el chip deja de funcionar correctamente.En consecuencia, la computación digital tradicional no tardaría en llegar a su límite, puesto que ya se ha llegado a escalas de sólo algunas decenas de nanómetros. Surge entonces la necesidad de descubrir nuevas tecnologías y es ahí donde entra la computación cuántica en escena.
La idea de computación cuántica surge en 1981, cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyescuánticas en el entorno de la computación. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuanto. En la computación digital, un bit sólo puede tomar dos valores: 0 ó 1. En cambio, en la computación cuántica, intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 0 y 1 a la vez (dos estados ortogonales de...
En computación cuántica, un qubit o bit cuántico (quantum bit) es una unidad de información cuántica (la versión cuántica del tradicional bit) con dimensiones adicionales asociadas a las propiedades cuánticas de los átomos físicos.
La computación cuántica es realizada tras iniciar un sistema de qubits con un algoritmo cuántico ("iniciar" hace referencia a algún procesofísico avanzado que pone el sistema en un estado de entrelazamiento cuántico).
El qubit es descrito por un vector en un sistema cuántico-mecánico de dos niveles, que es formalmente equivalente a un espacio vectorial bidimensional sobre números complejos.
Bits vs Qubits
Un bit es la unidad básica de la información de las computadoras tradicionales. Sin tener en cuenta de su implementaciónfísica, un bit siempre se interpreta como un 0 o un 1.
Un qubit tiene ciertas similitudes con un bit clásico. Como un bit, un qubit puede tener dos posibles valores 0 ó 1; la diferencia es que mientras que un bit puede ser 0 ó 1, un qubit puede ser 0, 1 o una superposición cuántica de ambos.
En tanto, dos qubits pueden estar en cualquiera de los cuatro estados de superposición cuántica, ytres qubits en cualquiera de las 8 superposiciones.
En general, una computadora cuántica con N qubits, puede estar en una superposición cuántica arbitraria de 2 elevado a la N estados simultáneamente (una computadora normal puede solo estar en uno de esos 2 a la N estados en un único momento). Una computadora cuántica opera manipulando esos qubits con una secuencia fija de puertas lógicascuánticas. La secuencia de puertas a ser aplicadas es llamada algoritmo cuántico.
Computación cuántica
La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la computación clásica. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits, y da lugar a nuevas puertas lógicas que hacen posibles nuevos algoritmos.
Una misma tarea puede tener diferente complejidad en computación clásica y encomputación cuántica, lo que ha dado lugar a una gran expectación, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Mientras un computador clásico equivale a una máquina de Turing,1 un computador cuántico equivale a una máquina de Turing cuántica.
Origen de la computación cuántica
A medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en el mismoespacio; así se fabrican microchips cada vez más pequeños, y es que, cuanto más pequeño es, mayor velocidad de proceso alcanza el chip. Sin embargo, no podemos hacer los chips infinitamente pequeños. Hay un límite en el cual dejan de funcionar correctamente. Cuando se llega a la escala de nanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular. A esto se le llama efecto túnel.Una partícula clásica, si se encuentra con un obstáculo, no puede atravesarlo y rebota. Pero con los electrones, que son partículas cuánticas y se comportan como ondas, existe la posibilidad de que una parte de ellos pueda atravesar las paredes si son demasiado finas; de esta manera la señal puede pasar por canales donde no debería circular. Por ello, el chip deja de funcionar correctamente.En consecuencia, la computación digital tradicional no tardaría en llegar a su límite, puesto que ya se ha llegado a escalas de sólo algunas decenas de nanómetros. Surge entonces la necesidad de descubrir nuevas tecnologías y es ahí donde entra la computación cuántica en escena.
La idea de computación cuántica surge en 1981, cuando Paul Benioff expuso su teoría para aprovechar las leyescuánticas en el entorno de la computación. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuanto. En la computación digital, un bit sólo puede tomar dos valores: 0 ó 1. En cambio, en la computación cuántica, intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 0 y 1 a la vez (dos estados ortogonales de...
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