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computadora cuántica

Siete conceptos para entender la computación cuántica

Qubit

Matemáticamente, un cúbit puede describirse como un vector de modulo de unidad  en un espacio vectorial complejo bidimensional. Los dos estados básicos de un cúbit son 0 y 1 que corresponden al 0 y 1 del bit clásico (se pronuncian: ket cero y ket uno). Pero además, el cúbit puede encontrarse en un estado de superposición cuántica ,combinación de esos dos estados \alpha |0\rangle +\beta |1\rangle .En esto es significativamente distinto al estado de un bit clásico, que puede tomar solamente los valores 0 o 1; en resumen:

Un bit puede contener un valor (0 o 1), y un cúbit contiene ambos valores (0 y 1).

Entrelazamiento

Este fenómeno ocurre cuando dos partículas están tan conectadas que lo que le sucede a una, afecta de forma inmediata a la otra, sin importar a qué distancia estén entre si.

Las leyes de la mecánica pronostican que dos objetos pueden compartir su estado cuántico sin importar la distancia a la que se encuentren. Las propiedades medibles, como su velocidad o posición, se mantienen conectadas con las de otro objeto diferente hasta el punto de que si uno de los objetos se modifica, el otro también.

Tecnología de iones atrapados

Esta tecnología consiste en atrapar iones utilizando campos eléctricos, magnéticos, o una combinación de ambas para que funcionen como bits cuánticos o qubits. Con el fin de aislar a los qubits del ambiente y reducir el ruido ambiental de forma que no interactuen con nada, se introducen en una cámara de ultra alto vacío.

Los iones son átomos que tienen una carga eléctrica. Un ejemplo muy común es la utilización de iones de calcio o de iterbio cargados positivamente. Se aplica un láser de enfriamiento para inducir que los estados del qubit se acoplen entre sí y así lograr un estado de superposición.

Circuito cuántico

 El software cuántico no es como el código informático tradicional, sino que los algoritmos cuánticos específicos se escriben como un «circuito», que es una serie de instrucciones para cada qubit durante el cálculo. Estos circuitos a menudo parecen una hoja de música.

Fidelidad

Las computadoras realizan cálculos manipulando los estados de los bits, cambiando los bits de 0 a 1 y de 1 a 0, como accionar un interruptor. De manera similar, las computadoras cuánticas deben poder manipular qubits de 0 a 1, y así sucesivamente. La precisión del cálculo depende de la capacidad para realizar estos “cambios de bits” con una tasa de éxito o “fidelidad” muy alta. La fidelidad es la medida de la frecuencia con la que un intento de cambio da como resultado el estado de qubit correcto. Cuanto mayor sea la fidelidad, mejor. La fidelidad de operación de quibit individuales de la computadora cuántica de Honeywell es de 99,997%, actualmente el mejor rendimiento en esta materia.

Volumen cuántico

No se puede juzgar un libro por su portada. Lo mismo ocurre con la computación cuántica. No se puede juzgar una computadora cuántica únicamente por la cantidad de qubits que tiene. Otros factores como el número de operaciones, la fidelidad y la conectividad qubit también afectan el rendimiento. El punto de referencia Quantum Volume (QV) se desarrolló para medir el rendimiento de una manera comparable en todas las tecnologías de computación cuántica. Cuanto mayor sea el QV, más potente será el sistema.

Medición de medio circuito

Con esta función, los qubits se pueden medir de forma selectiva en un punto que no sea el final de un circuito cuántico. La información cuántica de un qubit medido colapsa a un estado clásico (cero o uno), pero los qubits no medidos conservan su estado cuántico. Con base en el qubit medido, los usuarios pueden decidir qué acciones realizar en el circuito, lo que permite una programación de computadora cuántica mucho más dinámica y flexible. Usar la medición de medio circuito para realizar acciones lógicas condicionales es equivalente a usar una declaración “Si-Entonces” en el software clásico.

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Rigoberto Javier
Creador de contenido, investigador y seguidor de la innovación.
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