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Software Cuรกntico

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ÍNDICE

CRONOLOGÍA.............................................................................3 Años 90...............................................................................4 Año 2000 hasta ahora.........................................................5 ALGORITMOS.............................................................................8 Algoritmo de Shor...............................................................8 Algoritmo de Grover.......................................................8 Algoritmo de Deutsch-Jozsa ..............................................8 MODELOS...................................................................................9 BIBLIOGRAFÍA...........................................................................10 .....................................................................................

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CRONOLOGÍA 1981 - Paul Benioff Las ideas esenciales de la computación cuántica surgieron de la mente de Paul Benioff que trabajaba en el Argone National Laboratory en Illinois (EE.UU.). Teorizó un ordenador tradicional (máquina de Turing) operando con algunos principios de la mecánica cuántica. 1981-1982 Richard Feynman El Dr. Richard Feynman, físico del California Institute of Technology en California (EE.UU.) y ganador del premio Nobel en 1965 realizó una ponencia durante el “First Conference on the Physics of Computation” realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.) Su charla, bajo el título de “Simulating Physics With Computers" proponía el uso de fenómenos cuánticos para realizar cálculos computacionales y exponía que dada su naturaleza algunos cálculos de gran complejidad se realizarían más rápidamente en un ordenador cuántico. 1985 - David Deutsch Este físico israelí de la Universidad de Oxford, Inglaterra, describió el primer computador cuántico universal, es decir, capaz de simular cualquier otro computador cuántico (principio de Church-Turing ampliado). De este modo surgió la idea de que un computador cuántico podría ejecutar diferentes algoritmos cuánticos.

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Software Cuántico Años 901 1993 - Dan Simon Desde el departamento de investigación de Microsoft (Microsoft Research), surgió un problema teórico que demostraba la ventaja práctica que tendría un computador cuántico frente a uno tradicional. Comparó el modelo de probabilidad clásica con el modelo cuántico y sus ideas sirvieron como base para el desarrollo de algunos algoritmos futuros (como el de Shor). 1993 - Charles Benett Este trabajador del centro de investigación de IBM en Nueva York descubrió el tele transporte cuántico y que abrió una nueva vía de investigación hacia el desarrollo de comunicaciones cuánticas. 1994-1995 Peter Shor2 Este científico estadounidense de AT&T Bell Laboratories definió el algoritmo que lleva su nombre y que permite calcular los factores primos de números a una velocidad mucho mayor que en cualquier computador tradicional. Además su algoritmo permitiría romper muchos de los sistemas de criptografía utilizados actualmente. Su algoritmo sirvió para demostrar a una gran parte de la comunidad científica que observaba incrédula las posibilidades de la computación cuántica, que se trataba de un campo de investigación con un gran potencial. Además, un año más tarde, propuso un sistema de corrección de errores en el cálculo cuántico. 1996 - Lov Grover3 Inventó el algoritmo de búsqueda de datos que lleva su nombre "Algoritmo de Grover". Aunque la aceleración conseguida no es tan drástica como en los cálculos factoriales o en simulaciones físicas, su rango de aplicaciones es mucho mayor. Al igual que el resto de algoritmos cuánticos, se trata de un algoritmo probabilístico con un alto índice de acierto.

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En esta época la teoría empezó a plasmarse en la práctica: Aparecieron los primeros algoritmos cuánticos, las primeras aplicaciones cuánticas y las primeras máquinas capaces de realizar cálculos cuánticos. 2

Personaje de la portada a la izquierda.

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Personaje de la portada a la derecha.

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Software Cuántico 1997 - Primeros experimentos En 1997 se iniciaron los primeros experimentos prácticos y se abrieron las puertas para empezar a implementar todos aquellos cálculos y experimentos que habían sido descritos teóricamente hasta entonces. El primer experimento de comunicación segura usando criptografía cuántica se realiza con éxito a una distancia de 23 Km. Además se realiza el primer tele transporte cuántico de un fotón. 1998 - 1999 Primeros Qbit Investigadores de Los Álamos y el Instituto Tecnológico de Massachusetts consiguen propagar el primer Qbit a través de una solución de aminoácidos. Supuso el primer paso para analizar la información que transporta un Qbit. Durante ese mismo año, nació la primera máquina de 2Qbit, que fue presentada en la Universidad de Berkeley, California (EE.UU.) Un año más tarde, en 1999, en los laboratorios de IBM-Almaden, se creó la primera máquina de 3-Qbit y además fue capaz de ejecutar por primera vez el algoritmo de búsqueda de Grover.

Año 2000 hasta ahora 2000 - Continúan los progresos De nuevo IBM, dirigido por Isaac Chuang (Figura 4.1), creó un computador cuántico de 5-Qbit capaz de ejecutar un algoritmo de búsqueda de orden, que forma parte del Algoritmo de Shor. Este algoritmo se ejecutaba en un simple paso cuando en un computador tradicional requeriría de numerosas iteraciones. Ese mismo año, científicos de Los Álamos National Laboratory (EE.UU) anunciaron el desarrollo de un computador cuántico de 7-Qbit. Utilizando un resonador magnético nuclear se consiguen aplicar pulsos electromagnéticos y permite emular la codificación en bits de los computadores tradicionales. 2001 - El algoritmo de Shor ejecutado IBM y la Universidad de Stamford, consiguen ejecutar por primera vez el algoritmo de Shor en el primer computador cuántico de 7-Qbit desarrollado en Los Álamos. En el experimento se calcularon los factores primos de 15, dando el resultado correcto de 3 y 5 utilizando para ello 1018 moléculas, cada una de ellas con 7 átomos.

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Software Cuántico 2005 - El primer Qbyte El Instituto de “Quantum Optics and Quantum Information” en la Universidad de Innsbruck (Austria) anunció que sus científicos habían creado el primer Qbyte, una serie de 8 Qbits utilizando trampas de iones. 2006 - Mejoras en el control del cuanto Científicos en Waterloo y Massachusetts diseñan métodos para mejorar el control del cuanto y consiguen desarrollar un sistema de 12-Qbits. El control del cuanto se hace cada vez más complejo a medida que aumenta el número de Qbits empleados por los computadores. 2007 - D-Wave La empresa canadiense D-Wave Systems había supuestamente presentado el 13 de febrero de 2007 en Silicon Valley, una primera computadora cuántica comercial de 16-qubits de propósito general; luego la misma compañía admitió que tal máquina, llamada Orion, no es realmente computadora cuántica, sino una clase de máquina de propósito general que usa algo de mecánica cuántica para resolver problemas

2007 - Bus cuántico En septiembre de 2007, dos equipos de investigación estadounidenses, el National Institute of Standards (NIST) de Boulder y la Universidad de Yale en New Haven consiguieron unir componentes cuánticos a través de superconductores. De este modo aparece el primer bus cuántico, y este dispositivo además puede ser utilizado como memoria cuántica, reteniendo la información cuántica durante un corto espacio de tiempo antes de ser transferido al siguiente dispositivo.

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Software Cuántico 2008 - Almacenamiento Según la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de los EEUU, un equipo de científicos consiguió almacenar por primera vez un Qubit (el equivalente a un "bit" del "mundo clásico", pero en el "mundo cuántico") en el interior del núcleo de un átomo de fósforo, y pudieron hacer que la información permaneciera intacta durante 1,75 segundos. Este periodo puede ser expansible mediante métodos de corrección de errores, por lo que es un gran avance en el almacenamiento de información. 2009 - Procesador cuántico de estado sólido El equipo de investigadores estadounidense dirigido por el profesor Robert Schoelkopf, de la Universidad de Yale, que ya en 2007 había desarrollado el Bus cuántico, crea ahora el primer procesador cuántico de estado sólido, mecanismo que se asemeja y funciona de forma similar a un microprocesador convencional, aunque con la capacidad de realizar sólo unas pocas tareas muy simples, como operaciones aritméticas o búsquedas de datos. Para la comunicación en el dispositivo, esta se realiza mediante fotones que se desplazan sobre el bus cuántico, circuito electrónico que almacena y mide fotones de microondas, aumentando el tamaño de un átomo artificialmente. 2011 - Primera computadora cuántica vendida La primera computadora cuántica comercial es vendida por la empresa D-Wave Systems, fundada en 1999 a Lockheed Martin, por 10 millones de dólares.

2012 - Avances en chips cuánticos IBM anuncia que ha creado un chip lo suficientemente estable como para permitir que la informática cuántica llegue a hogares y empresas. Se estima que en unos 10 o 12 años se puedan estar comercializando los primeros sistemas cuánticos. El francés Serge Haroche y el estadounidense David Wineland han ganado el premio nobel de la física (2012) por sus trabajos sobre la interacción entre la luz y la materia y sus "revolucionarios métodos experimentales que han permitido la medición y la manipulación de sistemas cuánticos individuales" según la argumentación de la Real Academia de Ciencias de Suecianeras.

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ALGORITMOS Algoritmo de Shor: Se utiliza para descomponer en factores los números introducidos en el ordenador para poder realizar cálculos en menos tiempo. Teniendo un número entero(N),éste encuentra otro numero entero (p), entre 1 y N que divida a N. Se desarrolla en dos partes: 1. Una reproducción del problema de descomponer factores para encontrar el orden de ellos, que se podría hacer en una computadora clásica. 2. Realizar un algoritmo que solucione el problema de encontrar el dicho orden.

Algoritmo de Grover: Se utiliza ignorar el orden de factorización (lo cual ayuda a agilizar el de Shor). La respuesta que se obtiene de este algoritmo es probabilística, buscando la mínima probabilidad de error. También sirve para ''invertir funciones'', así si tenemos la función y = f(x) si introducimos el valor de y,nos dará la x. Además puede calcular medias y medianas de un conjunto de números.

Algoritmo de Deutsch-Jozsa: Se utiliza para aprovechar al máximo el potencial cuántico del ordenador, al utilizar el paralelismo de la superposición cuántica4.

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Paralelismo de la superposición cuántica: En un registro de 2 bits tenemos hasta 4 valores

posibles (00, 01, 10, 11) pero sólo podemos utilizar uno de esos valores al mismo tiempo para realizar una operación. En cambio, si tenemos un vector de 2 qubits, la partícula puede tomar los 4 valores distintos a la vez. De la misma manera, si tuviéramos un registro de 3 bits tendríamos 8 valores posibles (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) pero seguiríamos pudiendo coger uno sólo, mientras que en el caso de los qubits tendríamos la posibilidad de trabajar con los 8 al mismo tiempo gracias a la superposición cuántica, a esto se le denomina entrelazado cuántico.

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Software Cuántico MODELOS Existen modelos de computadora cuántica que recogen estos algoritmos, como son los de Benioff, Feynman y Deutsch.

La computación cuántica resuelve problemas que la clásica le sería imposible alcanzar: - Factorizar números enteros (Algoritmo de Shor). - Logaritmos discretos (Algoritmo de Grover). - Simulación de sistemas cuánticos (Algoritmo de Deutsch-Jozsa). - Tele transportación de información cuántica en un plano diferente al del espacio/tiempo. - Total seguridad frente a hackers y malware, ya que está completamente aislada de ataques exteriores sin necesidad de criptografía.

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Software Cuántico BIBLIOGRAFÍA ·Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Computaci%C3%B3n_cu %C3%A1ntica#Software_para_computaci.C3.B3n http://intcompcomputacioncuantica.blogspot.com.es/2010/07/software-paracomputacion_5249.htm http://www.buenastareas.com/ensayos/Ordenadores-Cuanticos/1305133.html http://www.todoexpertos.com/categorias/tecnologia-einternet/hardware/respuestas/524232/ordenadores-cuanticos http://www.microcaos.net/informatica/ordenadores-cuanticos/ http://www.um.es/docencia/campoyl/Cuantico.PDF http://www.todoexpertos.com/categorias/tecnologia-einternet/hardware/respuestas/524232/ordenadores-cuanticos

·Libros: · 50 Cosas Que Hay Que Sabes Sobre Física. Joanne Baker · Entrelazamiento. Amir D.Aczel

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