Informatico

Electromagnetismo Estado Sólido II




Computación-Cuántica




Carrera Ingeniería en Sistemas Informáticos

Profesor Lic. Carlos Vallhonrat / Ing. Marcos Solá

Comisión 5° A

Turno Noche

Campus Norte-Boulogne

Año: 2009

Alumnos: Castro Raquel

Iannello Anibal


















INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia elser humano ha usado diversos materiales y utilizado múltiples mecanismos en el diseño, construcción y operación de máquinas que agilicen y automaticen la realización de cálculos y el procesamiento de información, desde el ábaco hasta los ordenadores personales de hoy en día.
En los últimos años la densidad de los circuitos electrónicos ha aumentado sin cesar, gracias a la disminución en el tamañode los componentes. Pero llegará un momento en que no sea posible reducir más los circuitos. Debido a que muy pronto la miniaturización será tal que las leyes de la física clásica ya no sean válidas, entonces se entrará en los dominios del mundo subatómico, y aquí es donde entra la mecánica cuántica.

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A la izquierda una máquina de engranajes, a la derecha un chip de la IBM de 0.25micras.


El cambio en los componentes fundamentales de las computadoras, hace necesario redefinir muchos elementos de la computación actual, la arquitectura, los algoritmos, y los componentes de hardware. Es así como nace la computación cuántica y con ella los algoritmos cuánticos.
La aplicabilidad de la computación cuántica depende de la posibilidad de desarrollar una computadora cuántica. Unejemplo del inmenso poder de las computadoras cuánticas es el algoritmo cuántico para determinar si un número es primo. Una computadora actual tardaría miles de millones de años (dependiendo de cuan grande sea el número) en ejecutar tal algoritmo; a diferencia de una computadora cuántica a la que le tomaría tan sólo unos cuantos segundos el completar la tarea.

Origen de la computación cuántica
Amedida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en un espacio, 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 denanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular. A esto se le llama efecto túnel. Una partícula, si se encuentra con un obstáculo, no puede atravesarlo y rebota. Pero los electrones, que son partículas cuánticas y se comportan como ondas, una parte puede atravesar las paredes si son demasiado finas y la señal pasa por canales donde no debería circular. Por ello, el chip deja defuncionar correctamente. En consecuencia, la computación digital tradicional, no tardaría en llegar a su límite, puesto que ya se han llegado a escalas de cientos de nanómetros. Surge entonces la necesidad de descubrir nuevas tecnologías y es ahí donde entra la computación cuántica.
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 un 0 y un 1 a la vez (dos estadosortogonales de una partícula subatómica). Eso permite que se puedan realizar varias operaciones a la vez, según el número de qubits.
El número de qubits indica la cantidad de bits que pueden estar en superposición. Con los bits convencionales, si teníamos un registro de tres bits, había ocho valores posibles y el registro sólo podía tomar uno de esos valores. En cambio, si tenemos un vector de tres...