Computación Cuántica

Computación cuántica e información cuántica
Entrelazamiento cuántico
Jueves 2 de Junio de 2011

Trabajo de la asignatura de Física Atómica y Molecular
Cuarto curso de la Licenciatura de Física
Profesor Jesús Sánchez-Dehesa
Curso 2010-2011

Juan Pablo Guzmán Fernández

Índice
Introducción……………………………………………………………………………………………………………1
¿Qué es la computacióncuántica?.......................................................................1
Qubits……………………………………………………………………………………………………………….1
Puertas lógicas cuánticas……………………………………………………………………………………………..3
Circuitos cuánticos……………………………………………………………………………………………………….5
Algoritmos de medida………………………………………………………………………………………………….5

Entrelazamiento cuántico……………………………………………………………………………………………7

Cuantificación de lainformación……………………………………………………………………………..9
Entropía e información…………………………………………………………………………………………………9
Entropía de Von Neumann…………………………………………………………………………………………10

Medida del entrelazamiento…………………………………………………………………………………….11

Estudio de modelos atómicos………………………………………………………………………………….12
El átomo de Moshinksy………………………………………………………………………………………………12
El átomo de Crandall………………………………………………………………………………………………….13
Átomoshelioides……………………………………………………………………………………………………….14
Sistemas de N fermiones idénticos…………………………………………………………………………….14
Otras medidas del entrelezamiento…………………………………………………………………………...15

Comparación con la computación clásica…………………………………………………………..17

Situación actual y perspectivas de futuro………………………………………………………....17

Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………………18Introducción:
Qué es la computación cuántica
Estudio de tareas de procesado de información que pueden ser llevadas a cabo usando sistemas mecano-cuánticos.
A medida que la tecnología se hace más miniaturizada nos acercamos al límite de distancias cuánticas, la tecnología debe cambiar.
Históricamente la computación cuántica surge a raíz de una serie de desarrollos en las tecnologías que permitenmanipular sistemas cuánticos. Durante los años 70 se obtuvo el control completo sobre sistemas cuánticos simples. Desde entonces se desarrolló por ejemplo, métodos para atrapar un único átomo aislándolo del resto del mundo. Este control sobre sistemas cuánticos aislados es básico en computación cuántica e información cuántica, ya que las partículas cuánticas si no están aisladas interactúan entre síy pierden dejan de estar en un estado de superposición de estados (decoherencia cuántica).
¿Por qué investigar en la computación cuántica?
Primordialmente los ordenadores cuánticos ofrecerían una ventaja considerable en velocidad a los ordenadores actuales.
Una de las aplicaciones más importantes sería la simulación de sistemas cuánticos.
La aplicación práctica de ordenadores cuánticosen decodificación de códigos criptográficos ha incitado mucho interés en computación cuántica e información cuántica.

Qué es la información cuántica
Es la información física contenida en el estado de un sistema cuántico.

Qubits.
El bit es el concepto fundamental de la computación clásica y la información clásica. La computación cuántica y la información cuántica están construidassobre un concepto análogo: el bit cuántico o qubit.
El qubit es la unidad de información cuántica. La computación cuántica se representa por la inicialización (desde el punto de vista informático) de una serie de qubits con un algoritmo cuántico.
El qubit está descrito por un estado cuántico en un sistema mecánico cuántico de dos estados posibles. Lo interesante, a diferencia del bit, es que unqubit mientras no medimos el estado del qubit, éste se encuentra en una superposición de los dos posibles estados. Esto permite manipular la información contenida en los qubits no-medidos mediante puertas cuánticas, lo que hace muy potente a la computación cuántica.
Esta es la diferencia conceptual entre la información clásica y la información cuántica: la información...