CONTENIDO
PAG. 1. INTRODUCCION ………………………………………………………………………………...5 2. OBJETIVOS ……………………………………………………………..………………………….6 2.1.
OBJETIVO GENERAL ……………………………..………………………………...6
2.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS ……………………………………………………….6
3. COMPUTACION CUANTICA …………………………………………...........……..7 3.1.
COMPUTADOR …………………………………………………………………….……..7
3.2.
EL BIT CUANTICO “QUBIT” …………………………………………….……..7
3.3.
ORIGEN ………………………………………………………………………………………..8
3.4.
PROBLEMAS ……………………………………………………………………………..,9
3.5.
HARDWARE ………………………………………………………………………………..9
3.6.
SOFTWARE ………………………………………………………………………………….11
4. CONCLUSION ……………………………………………………………………………………..12 5. WEB-GRAFIA ……………………………………………………………………………………13
INTRODUCCION
La computación cuántica es desconocida para muchos en términos y similares, se basa en el uso de QuBits es un sistema cuántico con dos estados propios, matemáticamente puede ser explicado como un espacio vectorial complejo, pero está aquí lo anormal, que es bidimensional, por tanto puede adquirir dos estados dos estados, |0> y |1>, que corresponden al 0 y 1 del bit clásico, pero lo especial del QuBit, es que puede adquirir un estado de superposición cuántica, lo que puede resultar en la combinación de ambos estados, a diferencia del bit normal, que solo puede tomar solamente los valores 0 y 1.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL Conocer sobre la computación cuántica y cada uno de sus orígenes con todo la problemática que ella contiene.
OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer que es la computación cuántica Identificar donde se origino Identificar los problemas posibles Saber que Hardware y software se pueden utilizar, inconvenientes y procesadores
3. COMPUTACION CUANTICA
En la computación cuántica, a diferencia de la computación actual donde cada bit puede estar en un estado discreto y alternativo a la vez, la unidad fundamental de almacenamiento es el bit cuántico, donde cada bit cuántico puede tener múltiples estados simultáneamente en un instante determinado, así reduciendo el tiempo de ejecución de algunos algoritmos de miles de años a segundos.
Figura 1: Esfera de Bloch La Esfera de Block es una representación de un qubit, el de bloque de construcción fundamental de los computadores cuánticos. 3.1.
COMPUTACION
Un computador es un procesador de información de propósito general, es decir, que puede utilizarse para resolver no solo un único tipo de problema. Tal dispositivo sería deseable entonces que sirviera para resolver la mayor cantidad de problemas posibles y conseguirlo requiere que averigüemos que problemas podemos resolver, para más adelante ocuparnos de cómo hacerlo.
3.2.
EL BIT CUANTICO “QUBIT”
El elemento básico de la computación cuántica es el bit cuántico o qubit (quantum bit por sus siglas en ingles), un qubit representa ambos estados simultáneamente, un “0” y un “1” lógico, dos estados ortogonales de una sub-partícula atómica,
como se representa en la figura 2 del estado de un qubit se puede escribir como {½ 0ñ , ½ 1ñ }, describiendo su múltiple estado simultaneo. Un vector de dos qubits, representa simultáneamente, los estados 00, 01, 10 y 11; un vector de tres qubits, representa simultáneamente, los estados 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, y 111; y así sucesivamente. Es decir un vector de n qubits, representa a la vez 2n estados.
Figura 2. Representación de cuatro estados diferentes de un qubit. [Steffen01]
3.3.
ORIGEN
Medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en el mismo 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 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 leyes cuánticas en el entorno de la computación. En vez de trabajar a nivel de voltajes eléctricos, se trabaja a nivel de cuánto. 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 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 qubits, la partícula puede tomar ocho valores distintos a la vez gracias a la superposición cuántica. Así, un vector de tres qubits permitiría un total de ocho operaciones paralelas. Como cabe esperar, el número de operaciones es exponencial con respecto al número de qubits. Para hacerse una idea del gran avance, un computador cuántico de 30 qubits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (millones de millones de operaciones
en
coma
flotante
por
segundo),
cuando
actualmente
las
computadoras trabajan en el orden de gigaflops (miles de millones de operaciones).
3.4.
PROBLEMAS
Uno de los obstáculos principales para la computación cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, que causa la pérdida del carácter unitario (y, más específicamente, la reversibilidad) de los pasos del algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación transversal (en la terminología usada en la tecnología de resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia magnética) está típicamente entre nanosegundos y segundos, a temperaturas bajas. Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, de forma que cualquier operación debe ser completada en un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. Si la tasa de error es lo
bastante baja, es posible usar eficazmente la corrección de errores cuántica, con lo cual sí serían posibles tiempos de cálculo más largos que el tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10-4, por debajo de la cual se supone que sería posible la aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos. Otro de los problemas principales es la escalabilidad, especialmente teniendo en cuenta el considerable incremento en qubits necesarios para cualquier cálculo que implica la corrección de errores. Para ninguno de los sistemas actualmente propuestos es trivial un diseño capaz de manejar un número lo bastante alto de qubits para resolver problemas computacionalmente interesantes hoy en día.
3.5.
HARDWARE
Aun no se ha resuelto el problema de que Hardware seria el ideal para la computación cuántica. Se ha definido una serie de condiciones que deben cumplir, conocida como la lista de Di Vincenzo, y hay varios candidatos actualmente.
Condiciones a cumplir El sistema ha de poder inicializarse, esto es, llevarse a un estado de partida conocido y controlado. Ha de ser posible hacer manipulaciones a los qubits de forma controlada, con un conjunto de operaciones que forme un conjunto universal de puertas lógicas (para poder reproducir cualquier otra puerta lógica posible). El sistema ha de mantener su coherencia cuántica a lo largo del experimento. Ha de poder leerse el estado final del sistema, tras el cálculo. El sistema ha de ser escalable: tiene que haber una forma definida de aumentar el número de qubits, para tratar con problemas de mayor coste computacional.
Procesadores En 2004, científicos del Instituto de Física aplicada de la Universidad de Bonn publicaron resultados sobre un registro cuántico experimental. Para ello utilizaron átomos neutros que almacenan información cuántica, por lo que son llamados qubits por analogía con los bits. Su objetivo actual es construir una puerta cuántica, con lo cual se tendrían los elementos básicos que constituyen los procesadores, que son el corazón de los computadores actuales. Cabe destacar que un chip de tecnología VLSI contiene actualmente más de 100.000 puertas, de manera que su uso práctico todavía se presenta en un horizonte lejano.
Transmisión de datos Científicos de los laboratorios Max Planck y Niels Bohr publicaron, en noviembre de 2005, en la revista Nature, resultados sobre la transmisión de información cuántica, usando la luz como vehículo, a distancias de 100 km[cita requerida]. Los resultados dan niveles de éxito en las transmisiones del 70%, lo que representa un nivel
de
calidad
que
permite
utilizar
protocolos
de
transmisión
con
autocorrección. Actualmente se trabaja en el diseño de repetidores, que permitirían transmitir información a distancias mayores a las ya alcanzadas.
3.6.
SOFTWARE
Algoritmos cuánticos Los algoritmos cuánticos se basan en un margen de error conocido en las operaciones de base y trabajan reduciendo el margen de error a niveles exponencialmente pequeños, comparables al nivel de error de las máquinas actuales.
Algoritmo de Shor Algoritmo de Grover Algoritmo de Deutsch-Jozsa
Complejidad La clase de complejidad BQP estudia el costo de los algoritmos cuánticos con bajo margen de error.
Problemas propuestos Se ha sugerido el uso de la computación cuántica como alternativa superior a la computación clásica para varios problemas, entre ellos:
Factorización de números enteros Logaritmo discreto Simulación de sistemas cuánticos: Richard Feynman conjeturó en 1982 que los ordenadores cuánticos serían eficaces como simuladores universales de sistemas cuánticos, y en 1996 se demostró que la conjetura era correcta.
CONCLUSIONES
Conforme la miniaturización de los componentes de la computadora continúe, llegará el momento en que los fenómenos que estudia la física cuántica tengan que ser tomados en cuenta en la construcción de nuevas computadoras. En este sentido, la miniaturización en base a los componentes actuales tiene un límite definido por la aparición de estos fenómenos. Una alternativa para este problema es el aprovechamiento de la interferencia cuántica para construir un nuevo tipo de computadora: el computador cuántico, que haga uso de nuevos algoritmos y nuevos tipos de "hardware". El trabajo teórico permite suponer que es posible construir este tipo de computador, y de hecho ya se han inventado los primeros algoritmos. Las computadoras actuales están llegando al límite de la miniaturización y la frecuencia de pulsaciones de los relojes de cuarzo, pronto no podrán ser más rápidos. La computación cuántica es una gran promesa que podría permitirnos seguir construyendo computadoras más veloces. La arquitectura cuántica es muy similar a las arquitecturas actuales, sin embargo la computación cuántica introduce elementos arquitecturales cuánticos que obedecen a los fenómenos causados por la interacción cuántica como la corrección de errores. El avance de la computación cuántica está limitada por sus principales ventajas. Con lo referente a la superposición cuántica, que permite el paralelismo masivo y mantener una gran cantidad de múltiples estados en un mismo instante, el mayor inconveniente está en la imposibilidad de leer toda esa información sin desestabilizar el sistema.
WEB-GRAFIA
http://www4.ub.edu/structdyn/wp-content/uploads/2009/06/quantumcomputing.pdf http://www.fceia.unr.edu.ar/~diazcaro/QC/Tutorials/Computacion%20Cuantic a.pdf http://www.monografias.com/trabajos60/computacioncuantica/computacion-cuantica.shtml http://es.wikipedia.org/wiki/Computaci%C3%B3n_cu%C3%A1ntica http://www.monografias.com/trabajos16/computacioncuantica/computacion-cuantica.shtml