Origen de la computación cuántica
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 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.
¿Que es un Bit?
Un bit es un dígito del sistema de numeración binaro. en el sistema binario se usan sólo dos dígitos, el 0 y el 1. Un bit o dígito binario puede representar uno de esos dos valores, 0 ó 1.
¿Que es la computación Cuántica?
La computación cuántica es una forma radicalmente nueva de procesar la información, posibilitada por propiedades exclusivas de la mecánica cuántica . Esta es un área multidisciplinaria ( abarca o afecta a varias disciplinas ) con influencias que van desde la arquitectura de computadoras hasta la física fundamental , pasando por las comunicaciones la criptograma (palabras que tienen un mensaje oculto y que solo se puede saber con una clave), las matemáticas , la microelectrónica ( la aplicación de la ingeniería electrónica a componentes y circuitos de dimensiones muy pequeñas) y la nanotecnología.
¿Como Funciona un computador cuántico?
La computacion cuantica abre posobilidades antes no imaginadas estas utilizan usan ''Qubits'' (Formas de particulas cuanticas) como la unidad de informacion basica, y estas eventualmente seran mas flexibles y rapidas que las computadoras existentes a procesar la informacion. Esta se basa en el uso de Qubits en lugar de Bits (dígito del sistema de numeración binario), y da lugar a nuevas puertas logicas que hacen posibles nuevos algoritmos ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Mientras un computador clasico equivale a una maquina de Turing ( es un dispositivo que manipula simbolos sobre una tira de
¿Que es la Maquina Turing?
Es un modelo matemático que consiste en un autómata capaz de implementar cualquier problema matemático expresado con algoritmos
¿Que es un Qubit?
es un sistema cuántico con dos estados propios. Esto es, se trata de un sistema que sólo puede ser descrito correctamente mediante la mediante la mecanica cuantica, también se podría decir que contiene la información de los dos estados posibles
Coherencia cuantica
En un ordenador cuántico la unidad mínima de información es el qubit, un estado entrelazado,mezcla de los dos estados a la vez, de forma coherente. La potencia de la computación cuántica se basa en la coherencia o superposición que permite un efecto de paralelismo : Colocamos todos los qubits de entrada en una superposición coherente de ceros y unos. Si hacemos pasar esta entrada a través de un circuito lógico que ejecute un determinado cómputo, el resultado es una superposición de todos los posibles resultados de ese cómputo: la computadora efectúa a la vez todos los cómputos posibles.
Símil musical: Una computadora cuántica que realice un cómputo ordinario, en el que no haya superposición de bits, genera una secuencia de ondas (mecanico-cuánticas) análogas al sonido de un "cambio de repique" de los campanarios, en que las campanas se tañen una por vez. Un cómputo realizado en modo cuántico paralelo viene a ser como una sinfonía, su sonido corresponde a una multitud de ondas que se interfieren entre sí.
Los dispositivos físicos que se podrían utilizar para procesar la información serían partículas individuales como átomos, moléculas, fotones, etc. Cualquier partícula o partículas de tamaño atómico o subatómico capaz de contar, al menos, con dos estados que pueden identificarse con los valores de un bit. En el caso del átomo se podrían utilizar dos de sus niveles energéticos. De forma natural este átomo presentaría un estado enlazado o coherente de estos dos estados constituyendo la mínima unidad de información cuántica o QUBIT.
Ventajas de un computador cuántico
*una de las ventajas de la computadora cuántica es que es capaz de realizar cálculos en todas sus superposiciones al mismo tiempo. Un qubit no es muy diferente del bit de un ordenador digital, pero si se usan varios la potencia de los qubits supera por mucho a los bits tradicionales.
*Las computadoras actuales utilizan micro procesadores, pero estos tienen un límite y llegarán a un punto en el que no podrán hacerse más pequeños sin que pierdan información.
*En la computación tradicional un bit sólo puede tener uno de dos valores (0 o 1).
*Pero en la computación cuántica cada bit puede ser 0 y 1 a la vez, lo cual aumenta su capacidad de procesamiento
*Además puede superponer un bit sobre otro (quabits), lo que aumenta aún más las operaciones que puede realizar.
* Podrían obtenerse ahorros exponenciales en el tiempo de procesamiento.
*La factorización de grandes números se estima que una computadora normal tardaría miles de millones de años en factorizar un numero de 1000 dígitos mientras que un computador cuántico lo haría en 20 minutos!
*Las computadoras actuales utilizan micro procesadores, pero estos tienen un límite y llegarán a un punto en el que no podrán hacerse más pequeños sin que pierdan información.
*En la computación tradicional un bit sólo puede tener uno de dos valores (0 o 1).
*Pero en la computación cuántica cada bit puede ser 0 y 1 a la vez, lo cual aumenta su capacidad de procesamiento
*Además puede superponer un bit sobre otro (quabits), lo que aumenta aún más las operaciones que puede realizar.
* Podrían obtenerse ahorros exponenciales en el tiempo de procesamiento.
*La factorización de grandes números se estima que una computadora normal tardaría miles de millones de años en factorizar un numero de 1000 dígitos mientras que un computador cuántico lo haría en 20 minutos!
Artículos De computación Cuántica.
1.-La computación cuántica es producto de la combinación de la mecánica cuántica y la teoría de la computación, que se enfoca a estudiar si un problema puede ser resuelto utilizando un procedimiento programado en una computadora, así como la cantidad de recursos como energía y tiempo que se deben aplicar en caso de existir solución. En consecuencia, la computación cuántica tiene como propósito la utilización de las teorías de las que surge para incrementar la capacidad de las computadoras para procesar información y solucionar problemas.
2.-os científicos se plantearon desde hace algunos años la interrogante de cuáles serían las propiedades de una computadora en la cual los ceros y los unos (sistema binario) estuvieran codificados en sistemas de dimensiones atómicas (un electrón, un fotón, un átomo). En nuestro mundo, el procesamiento y almacenamiento de la información sigue las leyes de la llamada mecánica clásica. Al pasar a sistemas de tamaños atómicos las reglas cambiarían y la mecánica cuántica regiría el comportamiento de los equipos. Los ceros y unos con que se maneja la información actual en nuestros equipos de cómputo, denominados bits, se transformarían en qubits (contracción del término inglés quantumbits), o bits cuánticos, siguiendo reglas muy diferentes. Los qubits son los componentes básicos de una computadora cuántica y están formados a partir de partículas subatómicas que interactúan para el intercambio de información, lo que permitirá computadoras más poderosas para el procesamiento de información.
3.-La computación cuántica nace con el objetivo de combinar las propiedades de la física y las ciencias computacionales para solucionar problemas de computación.
La base teórica de la computación tradicional está basada en saber usar unos y ceros para resolver problemas. Se utilizan los transistores como elemento principal, de forma que las diferencias de energía que existan en él son unos y ceros lógicos. Sin embargo, en la computación cuántica, se reduce la escala del elemento primario, lo que conlleva una serie de efectos cada vez más obvios.
Una parte básica de la computación cuántica es estudiar las consecuencias de dichos efectos en la computación tradicional. Dichos estudios fueron los que llevaron a los científicos a emplearlos para sacar provecho, de tal manera que físicos y computólogos (principalmente teóricos) comenzaron a crear diversas hipótesis basadas en la afirmación de que a partir de las leyes de la mecánica cuántica se podrían desarrollar nuevos planteamientos en la teoría y procesamiento de la información. Resulta obvio pensar que para poder aplicar estas teorías cuánticas necesitaremos obtener una computadora cuántica.
4.-En el tipo de computadoras que tratamos, la memoria es un elemento vital. A fin de que su funcionamiento no de lugar a fallos, Oskin et al idearon una unidad especial situada en cada bando de memoria que se encarga de actualizarlo. Esta unidad actualiza periódicamente los bits individuales mediante algoritmos de detección y corrección de errores.
5.-El conocimiento cada vez mejor de los sistemas cuánticos produce cada vez más beneficios, haciendo que poco a poco veamos más cercano el momento en que podamos crear computadores cuánticos al mismo ritmo que los convencionales. Existen diversas propuestas para ello, aunque la mayoría sólo son teorías sin evidencia experimental. Una propuesta que cuenta ya con el respaldo de la experiencia es la de un conjunto de iones atrapados en una trampa electromagnética. Cada ión almacena un qubit y las operaciones aritméticas se realizan iluminando selectivamente los iones con luz láser. Otra propuesta trata de utilizar propiedades magnéticas de los espines nucleares de los átomos de una molécula. La tecnología actual no permite realizar experimento alguno de esta propuesta, por lo que se seguirá desarrollando sobre papel. Otra corriente de experimentos esta encaminada a construir puertas lógicas con fotones.
6.-En un importante primer logro dentro de una nueva y prometedora tecnología, unos científicos han usado una computadora cuántica para calcular con precisión la energía del hidrógeno molecular. Este avance revolucionario en las simulaciones moleculares podría tener importantes repercusiones no sólo para la física y la química, sino también para muchos otros campos, desde la criptografía a la ciencia de los materiales.
7.-La arquitectura de una computadora cuántica es similar a la de las computadoras tradicionales, con ciertos elementos propios de la computación cuántica.
8.-La teleportación es una tecnología cuántica única que transfiere un estado cuántico a una localización arbitrariamente alejada usando un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión de cierta información clásica. La teleportación cuántica no transporta energía o materia, ni permite la comunicación de información a velocidad superior a la de la luz, pero es útil en comunicación y computación cuánticas.as.
9.-En los próximos años las capacidades de las computadoras serán asombrosas, exísten prototipos de conexiones fotónicas entre la RAM y el procesador a velocidades de 1,25 Ghz; y en un futuro no muy lejano, miles de conexiones de polímeros en el procesador permitirán conexiones eléctricas y ópticas de alta velocidad.
10.-¿Qué es lo que hace tan potente a una computadora cuántica? Un aspecto central es el paralelismo cuántico derivado de la posibilidad de superposición. Un sistema cuántico puede estar en varios estados a la vez. Por ejemplo, el electrón del átomo de hidrógeno en su estado fundamental está en un estado de energía definida (la más baja), pero no en una posición definida: Se encuentra en realidad en una superposición de estados de posición definida. Viendo este fenómeno desde la perspectiva de la informática, significa que es posiblesuperponer distintas entradas en una computadora cuántica.
2.-os científicos se plantearon desde hace algunos años la interrogante de cuáles serían las propiedades de una computadora en la cual los ceros y los unos (sistema binario) estuvieran codificados en sistemas de dimensiones atómicas (un electrón, un fotón, un átomo). En nuestro mundo, el procesamiento y almacenamiento de la información sigue las leyes de la llamada mecánica clásica. Al pasar a sistemas de tamaños atómicos las reglas cambiarían y la mecánica cuántica regiría el comportamiento de los equipos. Los ceros y unos con que se maneja la información actual en nuestros equipos de cómputo, denominados bits, se transformarían en qubits (contracción del término inglés quantumbits), o bits cuánticos, siguiendo reglas muy diferentes. Los qubits son los componentes básicos de una computadora cuántica y están formados a partir de partículas subatómicas que interactúan para el intercambio de información, lo que permitirá computadoras más poderosas para el procesamiento de información.
3.-La computación cuántica nace con el objetivo de combinar las propiedades de la física y las ciencias computacionales para solucionar problemas de computación.
La base teórica de la computación tradicional está basada en saber usar unos y ceros para resolver problemas. Se utilizan los transistores como elemento principal, de forma que las diferencias de energía que existan en él son unos y ceros lógicos. Sin embargo, en la computación cuántica, se reduce la escala del elemento primario, lo que conlleva una serie de efectos cada vez más obvios.
Una parte básica de la computación cuántica es estudiar las consecuencias de dichos efectos en la computación tradicional. Dichos estudios fueron los que llevaron a los científicos a emplearlos para sacar provecho, de tal manera que físicos y computólogos (principalmente teóricos) comenzaron a crear diversas hipótesis basadas en la afirmación de que a partir de las leyes de la mecánica cuántica se podrían desarrollar nuevos planteamientos en la teoría y procesamiento de la información. Resulta obvio pensar que para poder aplicar estas teorías cuánticas necesitaremos obtener una computadora cuántica.
4.-En el tipo de computadoras que tratamos, la memoria es un elemento vital. A fin de que su funcionamiento no de lugar a fallos, Oskin et al idearon una unidad especial situada en cada bando de memoria que se encarga de actualizarlo. Esta unidad actualiza periódicamente los bits individuales mediante algoritmos de detección y corrección de errores.
5.-El conocimiento cada vez mejor de los sistemas cuánticos produce cada vez más beneficios, haciendo que poco a poco veamos más cercano el momento en que podamos crear computadores cuánticos al mismo ritmo que los convencionales. Existen diversas propuestas para ello, aunque la mayoría sólo son teorías sin evidencia experimental. Una propuesta que cuenta ya con el respaldo de la experiencia es la de un conjunto de iones atrapados en una trampa electromagnética. Cada ión almacena un qubit y las operaciones aritméticas se realizan iluminando selectivamente los iones con luz láser. Otra propuesta trata de utilizar propiedades magnéticas de los espines nucleares de los átomos de una molécula. La tecnología actual no permite realizar experimento alguno de esta propuesta, por lo que se seguirá desarrollando sobre papel. Otra corriente de experimentos esta encaminada a construir puertas lógicas con fotones.
6.-En un importante primer logro dentro de una nueva y prometedora tecnología, unos científicos han usado una computadora cuántica para calcular con precisión la energía del hidrógeno molecular. Este avance revolucionario en las simulaciones moleculares podría tener importantes repercusiones no sólo para la física y la química, sino también para muchos otros campos, desde la criptografía a la ciencia de los materiales.
7.-La arquitectura de una computadora cuántica es similar a la de las computadoras tradicionales, con ciertos elementos propios de la computación cuántica.
8.-La teleportación es una tecnología cuántica única que transfiere un estado cuántico a una localización arbitrariamente alejada usando un estado de entrelazamiento cuántico distribuido y la transmisión de cierta información clásica. La teleportación cuántica no transporta energía o materia, ni permite la comunicación de información a velocidad superior a la de la luz, pero es útil en comunicación y computación cuánticas.as.
9.-En los próximos años las capacidades de las computadoras serán asombrosas, exísten prototipos de conexiones fotónicas entre la RAM y el procesador a velocidades de 1,25 Ghz; y en un futuro no muy lejano, miles de conexiones de polímeros en el procesador permitirán conexiones eléctricas y ópticas de alta velocidad.
10.-¿Qué es lo que hace tan potente a una computadora cuántica? Un aspecto central es el paralelismo cuántico derivado de la posibilidad de superposición. Un sistema cuántico puede estar en varios estados a la vez. Por ejemplo, el electrón del átomo de hidrógeno en su estado fundamental está en un estado de energía definida (la más baja), pero no en una posición definida: Se encuentra en realidad en una superposición de estados de posición definida. Viendo este fenómeno desde la perspectiva de la informática, significa que es posiblesuperponer distintas entradas en una computadora cuántica.