Informatica Cuantic

Computación cuántica

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Computación cuántica
El incremento de la integración de componentes en los
microprocesadores está llegando a un punto en el que fenómenos
cuánticos tienen lugar haciendo que sea imposible seguir en esta
línea de avance.
La computación cuántica se presenta como la alternativa para
un futuro no muy lejano en el que se trata directamente con las
propiedadescuánticas de las partículas para realizar el
procesamiento de la información.
En la sección 1 se hace una pequeña introducción y se
comenta el fenómeno que impide se siga aumentando el grado de
integración. En la sección 2 se tratan los fundamentos teóricos de
la computación cuántica. En la sección 3 se habla sobre distintos
aspectos de la computación cuántica como las posibles
arquitecturas olos algoritmos y su potencia en comparación con
el paradigma de computación clásica.

Alejandro Avilés del Moral

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Computación cuántica

1.1 Introducción
Hasta ahora, el principal avance en la capacidad de computación se ha
derivado de una mayor integración de transistores en los microchips, pero el nivel
de miniaturización está aproximándose a los límites físicos que mantienen lacoherencia de la información del sistema.
Esta limitación es consecuencia directa de las propiedades cuánticas que
presentan los electrones, los cuales se comportan como ondas y pueden escapar de
sus confinamientos físicos a escala de nanómetros. Este efecto es conocido como
efecto túnel.

Figura 1.1: Representación gráfica del efecto túnel. En la parte superior
ilustra el comportamiento enla mecánica clásica y en la inferior
el de la cuántica.
El efecto túnel explica el comportamiento anómalo que presentan las
partículas a escalas cuánticas, violando las leyes de la mecánica clásica. A dicha
escala las partículas tienen un comportami ento ondular que, en el ámbito de la
computación, implica que un electrón al chocarse con una barrera de potencial (la
pared de la imagen)puede llegar a atravesarla, perdiendo su significando y

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provocando un comportamiento arbitrario en los microchips, imposible de
controlar.
Parece obvio que el avance tecnológico debe tomar un nuevo rumbo que
sortee estos problemas y para ello es necesario adoptar un paradigma capaz de
enfrentarse a limitaciones cuánticas. Es así como surge la idea de la computacióncuántica, aplicando las leyes de la mecánica cuántica en la teoría de la información
y computación.

1.2 Fundamentos teóricos
Antes de embarcarse en las explicaciones más cercanas al ámbito
computacional se explicarán de forma superficial los fundamentos que hacen
posible la computación cuántica.

1.2.1 Mecánica Cuántica
Para hablar sobre cuestiones más cercanas a la computacióncuántica
considero necesario comentar algunos hitos teóricos e interpretaciones que se
hacen de la mecánica cuántica, las cuales dieron lugar a su posterior aplicación en
las ciencias de la información.
Los hitos teóricos que dieron lugar a la mecánica cuántica:
 1900: Max Planck propone el cuanto de energía.
 1905: Albert Einstein propone el fotón.
 1913 – 1915: Niels Bohr y Arnold Sommerfeldproponen la
Teoría cuántica antigua.
 1924: Louis de Broglie propone la dualidad onda-partícula.
 1925: Erwin Schrödinger propone la Mecánica ondulatoria y
Werner Heisenberg la Mecánica matricial.
 1926 – 1930: Max Born, Pascual Jordan, Wolfang Pauli, John
Von Neumann, etc. demuestran que la mecánica ondulatoria y la
matricial son equivalentes. Se unifica y formaliza la teoría
cuánticaponiendo gran énfasis en la medición y la naturaleza
estadística de la percepción de la realidad.
 1930 – actualidad: Se unifica Desarrollo de aplicaciones de la
Teoría Cuántica.
La mecánica cuántica ha conseguido dar resultados más exactos que la
física clásica en cuanto a la descripción del comportamiento de partículas
individuales y, aunque se apoya en un formalismo matemático bien...