Los científicos de la Universidad de Linköping han demostrado cómo funciona realmente una computadora cuántica y han logrado simular las propiedades de la computadora cuántica en una computadora clásica. "Nuestros resultados deberían ser muy significativos para determinar cómo construir computadoras cuánticas", dice el profesor Jan-Åke Larsson.
El sueño de las computadoras cuánticas súper rápidas y potentes se ha vuelto a enfocar, y se han invertido grandes recursos en investigación en Suecia, Europa y el mundo. Una computadora cuántica sueca se construirá dentro de diez años, y la UE ha designadotecnología cuántica uno de sus proyectos emblemáticos.
Por el momento, hay pocos algoritmos útiles disponibles para computadoras cuánticas, pero se espera que la tecnología sea muy significativa en las simulaciones de sistemas biológicos, químicos y físicos que son demasiado complicados incluso para las computadoras más potentes disponibles actualmente. Ael bit en una computadora puede tomar solo el valor uno o cero, pero un bit cuántico puede tomar todos los valores intermedios. En pocas palabras, esto significa que las computadoras cuánticas no necesitan tomar tantas operaciones para cada cálculo que realizan.
El profesor Jan-Åke Larsson y su estudiante de doctorado Niklas Johansson, en la División de Codificación de Información del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Linköping, se han dado cuenta de lo que sucede en una computadora cuántica y por qué es más poderosa que una clásicacomputadora. Sus resultados han sido publicados en la revista científica entropía .
"Hemos demostrado que la principal diferencia es que las computadoras cuánticas tienen dos grados de libertad para cada bit. Al simular un grado adicional de libertad en una computadora clásica, podemos ejecutar algunos de los algoritmos a la misma velocidad que alcanzaríanen una computadora cuántica ", dice Jan-Åke Larsson.
Han construido una herramienta de simulación, Quantum Simulation Logic, QSL, que les permite simular el funcionamiento de una computadora cuántica en una computadora clásica. La herramienta de simulación contiene una, y solo una, propiedad que una computadora cuántica tiene que una clásicala computadora no: un grado adicional de libertad por cada bit que forma parte del cálculo.
"Por lo tanto, cada bit tiene dos grados de libertad: se puede comparar con un sistema mecánico en el que cada parte tiene dos grados de libertad, posición y velocidad. En este caso, tratamos con bits de cálculo que transportan informaciónsobre el resultado de la función y los bits de fase, que transportan información sobre la estructura de la función ", explica Jan-Åke Larsson.
Han utilizado la herramienta de simulación para estudiar algunos de los algoritmos cuánticos que administran la estructura de la función. Varios de los algoritmos se ejecutan tan rápido en la simulación como lo harían en una computadora cuántica.
"El resultado muestra que la mayor velocidad en las computadoras cuánticas proviene de su capacidad para almacenar, procesar y recuperar información en un grado adicional de libertad que transporta información. Esto nos permite comprender mejor cómo funcionan las computadoras cuánticas. Además, este conocimiento deberíafacilita la construcción de computadoras cuánticas, ya que sabemos qué propiedad es más importante para que la computadora cuántica funcione como se espera ", dice Jan-Åke Larsson.
Jan-Åke Larsson y sus compañeros de trabajo también han complementado sus simulaciones teóricas con una versión física construida con componentes electrónicos. Las puertas son similares a las utilizadas en las computadoras cuánticas, y el kit de herramientas simula cómo funciona una computadora cuántica. Con su ayudalos estudiantes, por ejemplo, pueden simular y comprender cómo funciona la criptografía cuántica y la teletransportación cuántica, y también algunos de los algoritmos de computación cuántica más comunes, como el algoritmo de Shor para la factorización el algoritmo funciona en la versión actual de la simulación pero es igualmente rápido- o lento - como en las computadoras clásicas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Linköping . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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