Log de la conferencia "Introducción a la computación cuántica" por ender_79

(23 de junio de 2004)

Session Start: Fri Jul 23 21:05:17 2004
Session Ident: #fisica
*** entrando en #fisica [21:05]
*** Topic en #fisica: HOY viernes 23 a las 21:00 CONFERENCIA "introduccion a la computacion cuantica" mas informacion en http://canalfisica.urbenalia.com ||| http://fisica.urbenalia.com
*** puesto por movAway el Fri Jul 23 a las 02:09:01 horas
.
.
.

*** modo: movsia pone [+m ]
<@Moderador_n> [Lebesgue] lo sabes d esobra
<@Moderador_n> me pediste el log
<@Moderador_n> :D
<@movsia> con perdon
<@movsia> he moderado ya
<@Moderador_n> ok
<@movsia> un pequeño error
<@Moderador_k> gracias movsia
<@movsia> solucionado
<@Moderador_k> Bueno pues como decia gracias por asitir a una nueva conferencia
<@Moderador_k> Hoy ender nos hablara sobre computacion cuantica
<@Moderador_k> ender es licenciado en fisica por la universidad d bacerlona
* ender_79 sonrie y le guiña el ojo a la rubia de la primera fila ^^
<@Moderador_k> y actualmente realiza su segundo año de doctorado
<@Moderador_k> sobre computación cuantica
<@Moderador_k> es claro por tanto q sabe mucho del tema (y de muchas cosas mas)
<@Moderador_n> y a pesar de ello, es terrestre
<@ender_79> XDDDDD
<@Moderador_k> nos hizo el honor de dar la primera conferencia del canal sobre cuantica
<@Moderador_k> y bien en cuanto al funcionamiento de la conferencia deciros
* ender_79 mira a la sala
<@Moderador_k> q estara compuesta d 3 partes
<@Moderador_k> despues d cada una podreis hacer preguntas
<@Moderador_k> para ello abrir un privado a uno de los dos moderadores
<@Moderador_k> y se os dara voz
<@Moderador_k> sin nada mas q decir cedo la palabra a ender
<@ender_79> ok
<@ender_79> bueno
<@ender_79> buenas tardes noches a todo el mundo
<@ender_79> antes de nada
<@ender_79> aradeceros que esteis auqi
<@ender_79> los que estais
<@ender_79> a la hora de cenar
<@ender_79> aprendiendo sobre computacion cuantica
<@ender_79> eso es muy meritorio
<@ender_79> deberia ser un punto mas en las oposiciones
<@ender_79> bueno
<@ender_79> por otra parte
<@ender_79> para mi es un placer dar una segunda charla en el canal
<@ender_79> la de hoy no va ser sobre algo tan trillado como la "fisica cuantica"
<@ender_79> va a ser algo que esta mas de moda
<@ender_79> y que se investiga incluo en la actualidad
<@ender_79> que incluso gente como yo investiga
<@ender_79> que es la computacion cuantica
<@ender_79> por otra parte
<@ender_79> deciros que hay colgadas 5 transparencias
* Moderador_k recuerda q podeis consulatar las tranparencias d la charla en http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans01.htm
<@ender_79> ahi esta la primera
<@ender_79> y a partir de ahi se puede ir pasando
<@ender_79> ya os ire diciendo cuando acudir a cada una
<@ender_79> bien
<@ender_79> lo cierto es
<@ender_79> que he intentado plantear el tema
<@ender_79> de manera muuuuy introductoria
<@ender_79> pero sin pasarse para no aburrir al personal
<@ender_79> algunas cosas van a ser casi de divulgacion
<@ender_79> otras un peliiiin mas tecnicas
<@ender_79> pero lo queno podia hacer
<@ender_79> era meters un palo teórico
<@ender_79> porque os moririais todos
<@ender_79> asi que he intentado llegar a un compromiso
<@ender_79> bueno, a ver que tal
<@ender_79> he dividido mi charla en tres capitulos independientes
<@ender_79> al final de cada capitulo podreis hacer preguntas
<@ender_79> si os moderadores os dejan, claro
<@ender_79> la primera parte tratara sobre "ordenadores clasicos y cuanticos"
<@ender_79> porque para hablar de ordenadores cuanticos
<@ender_79> primero hay que saber un poco que son los clasicos
<@ender_79> la segunda parte tratara
<@ender_79> sobre un ejemplo especifico de algoritmo cuantico
<@ender_79> muy simple
<@ender_79> y muy sencillo
<@ender_79> pero que sirve para entender la forma en que la computacion cuantica se diferencia de la clasica
<@ender_79> es el algoritmo de Deutsch
<@ender_79> comentare despues un poco tambien sobre otros algoritmos mas famosillos
<@ender_79> en particular
<@ender_79> el celebérrimo algoritmo de factorizacion de Shor
<@ender_79> el cual no explicare en detalle, porque me dejariais solo en el canal
<@ender_79> y eso seria pues como que un poco triste
<@ender_79> en tercer lugar
<@ender_79> hablare un poco de propuestas experimentales
<@ender_79> para que veais que no todo es teoria
<@ender_79> y que hay laboratorios en funcionamento con esto
<@ender_79> y comentare algunos experimentos recientes
<@ender_79> bueno
<@ender_79> ese es el planning
<@ender_79> asi que si no hay problemas
<@ender_79> paso al primer punto
<@ender_79> 1.- ordenadores clasicos y cuanticos
<@ender_79> veamos
<@ender_79> que es un ordenador?
<@ender_79> bueno
<@ender_79> uno diria:
<@ender_79> pues lo que tengo delante de mi nariz
<@ender_79> exacto
<@ender_79> pero que mas?
<@ender_79> es decir
<@ender_79> que es un ordenador, desde un punto de vista teórico?
<@ender_79> cuando uno trata de hacer las cosas abstractas
<@ender_79> se da cuenta
<@ender_79> de que un ordenador
<@ender_79> lo que hace, al final del dia
<@ender_79> es calcular
<@ender_79> y nada mas
<@ender_79> es decir
<@ender_79> un ordenador es una MAQUINA capaz de COMPUTAR
<@ender_79> y de realizar CALCULOS MATEMATICOS
<@ender_79> como por ejemplo
<@ender_79> evaluar una funcion
<@ender_79> o como por ejemplo
<@ender_79> predecir el tiempo que hara mañana
<@ender_79> (si lo hacierta, claro)
<@ender_79> pero, qué quiere decir "computabilidad", desde el punto de vista matemático?
<@ender_79> esta pregunta, que fue la base de tooooda la informatica moderna
<@ender_79> se la formularon varias personas
<@ender_79> por allá los años 30
<@ender_79> Turing
<@ender_79> Church
<@ender_79> etc
<@ender_79> En plena segunda guerra mundial
<@ender_79> se asentaron las bases matematicas de la informatica moderna
<@ender_79> veamos
<@ender_79> desde un punto de vista teórico
<@ender_79> CUALQUIER ordenador de los que tenemos hoy en dia (el portatil, una palm...)
<@ender_79> no es mas que una cosa que se llama
<@ender_79> "maquina de Turing universal"
<@ender_79> esta maquina
<@ender_79> la cual NO voy a explicar aqui
<@ender_79> no es mas que un modelo teórico de computación
<@ender_79> teórico en el sentido de que es lo suficientemente simple como para ser analizado matematicamente
<@ender_79> pero lo suficientemente complejo como para realizar calculos complicados
<@ender_79> es, por lo tanto, un modelo TEORICO de computacion CLASICA
<@ender_79> el caso es
<@ender_79> que modelos teoricos de computacion (clasica) hay muchos
<@ender_79> y muchos son equivalentes
<@ender_79> es decir
<@ender_79> que lo que puede hacerse en uno, tb se puede hacer en otro
<@ender_79> sin tener que gastarse unos recursos tremendos en dar el paso de uno a otro
<@ender_79> (mas adelante matizare esto)
<@ender_79> un modelo teorico
<@ender_79> equivalente a la maquina de turing uiversal
<@ender_79> es el de "circuito lógico"
<@ender_79> y ahora
<@ender_79> os pido que vayais a la transparencia 1
<@Moderador_k> trasparencia 1: http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans01.htm
<@ender_79> ok
<@ender_79> dejo 30 sec.
<@ender_79> bien
<@ender_79> la idea es
<@ender_79> q en el fondo
<@ender_79> cualquier ordenador de los catuales
<@ender_79> actuales
<@ender_79> no es mas que un sistema de circuitos logicos
<@ender_79> como el que teneis pintado en la transparencia
<@ender_79> estos circuitos constan de dos partes principalmente
<@ender_79> por una parte, estan los BITS
<@ender_79> un BIT es una unidad de informacion (clasica)
<@ender_79> y puede tener dos valores:
<@ender_79> 0
<@ender_79> o bien
<@ender_79> 1
<@ender_79> desde el punto de vista matematico
<@ender_79> esto se representa por una variable
<@ender_79> q solo tiene dos posibles valores
<@ender_79> x = 0, 1
<@ender_79> x es el bit
<@ender_79> desde el punto de vista fisico
<@ender_79> un bit puede ser un pulso de corriente electrica
<@ender_79> un agujero en un CD-rom
<@ender_79> una magnetizacion en una cinta de casette
<@ender_79> etc
<@ender_79> el segundo elemento importante en un circuito clasico
<@ender_79> son las PUERTAS LOGICAS
<@ender_79> es decir
<@ender_79> las operaciones que hacemos a los bits
<@ender_79> las operaciones mas sencillas son:
<@ender_79> (i) negar el bit, es decir, cambiar su valor de 0 a 1 o de 1 a 0
<@ender_79> eso se representa por un triangulillo con un pirindolo
<@ender_79> y matematicamente es ponerle un " ¬ " delante al bit
<@ender_79> es decir
<@ender_79> ¬x es el "negado" de x
<@ender_79> luego tenemos operaciones de que actuan sobre dos bits
<@ender_79> por ejemplo
<@ender_79> AND
<@ender_79> y
<@ender_79> XOR
<@ender_79> AND se representa por un puentecillo "^"
<@ender_79> y quiere decir que si los dos bits iniciales valen uno, el resultado es uno
<@ender_79> si no, es cero
<@ender_79> XOR se representa por una "+" con un circulito
<@ender_79> y quiere decir "suma modulo dos"
<@ender_79> es decir
<@ender_79> vale 1 si los dos bits de entrada tienen valor diferente
<@ender_79> y vale 0 si tienen el mismo valor
<@ender_79> tb se le llama "OR exclucivo" (de ahi la X)
<@ender_79> con puertas logicas y con bits, se pueden hacer circuitos
<@ender_79> como el de la figurilla
<@ender_79> cada linea representa un bit
<@ender_79> y se supone que la informacion viaja de izquierda a derecha
<@ender_79> al final, el resultado es una funcion "f" de mis bits
<@ender_79> que la he implentado con puertas logicas
<@ender_79> bien
<@ender_79> un resultado fantastico
<@ender_79> es
<@ender_79> que CUALQUIER funcion "f" sobre un numero de bits cualquiera se puede realizar
<@ender_79> solo mediante el uso de estas tres puertas logicas
<@ender_79> NOT, AND y XOR
<@ender_79> a este conjunto de puertas logicas, se le llama pues "conjunto universal de puertas logicas"
<@ender_79> esto es importante
<@ender_79> porque me esta diciendo que si quiero hacer una funcion "f", muuuy fea
<@ender_79> en realidad solo tengo que saber como hacer el AND, el NOT y el XOR
<@ender_79> y saber como implementar "f" en terminos de estas puertas logicas
<@ender_79> pues bien
<@ender_79> esto es lo que es un ordenador clasico
<@ender_79> y nada mas que eso
<@ender_79> bits, y puertas logicas
<@ender_79> y con eso se hacen algoritmos (clasicos)
<@ender_79> la cuestion es
<@ender_79> que esto no hace uso de todo el potencial de la naturaleza
<@ender_79> como vereis
<@ender_79> y todo empieza con el amigo Feynmann
<@ender_79> (otra vez... )
<@ender_79> en los ultimos años de su vida
<@ender_79> Feynmann saco dos articulos muy importantes
<@ender_79> que significaron el naciemiento de la cimputacion cuantica
<@ender_79> de esto hara unos 20 años o asi
<@ender_79> en ellos, Feynmann hizo notar que un ordenador CLASICO
<@ender_79> como los descritos hasta ahora
<@ender_79> necesitaria unos recursos INMENSOS
<@ender_79> para simular un sistema fisico en el que entre la mecanica cuantica
<@ender_79> como por ejemplo
<@ender_79> un superconductor
<@ender_79> un condensado de bose-einstein
<@ender_79> un superfluido
<@ender_79> un scattering en un acelerador de particulas
<@ender_79> etc
<@ender_79> curiosamente
<@ender_79> la naturaleza no una unos recursos "inmensos" en esos procesos
<@ender_79> y eso pues claro
<@ender_79> hace sospechar... ¬¬
<@ender_79> como ver que los recursos necesarios para describir sestos sistemas "explotan"?
<@ender_79> lo podemos ver de una manera muy sencilla
<@ender_79> imaginaros que teneis un "QUBIT"
<@ender_79> eso es un "QUANTUM BIT"
<@ender_79> es un bit
<@ender_79> como el clasico
<@ender_79> pero un pelin diferente
<@ender_79> ahora, al qubit lo llamo asi: |x>
<@ender_79> y digo que puede tener estos valores:
<@ender_79> |x> = |0>
<@ender_79> |x> = |1>
<@ender_79> no solo eso
<@ender_79> ahora digo que |x> wa un vector
<@ender_79> y que |0> y |1> son vectores perpendiculares
<@ender_79> por lo tanto
<@ender_79> tambien puedo tener valores como estos:
<@Moderador_k> trasparencia 2: http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans02.htm
<@ender_79> |x> = |0> + |1>
<@ender_79> (por ejemplo)
<@ender_79> podeis ver esto en la transparencia 2, si
<@ender_79> esto no es mas que un "estado cuantico"
<@ender_79> desde el punto de vista fisico, esto es un estado |x> de un sistema de dos niveles
<@ender_79> por ejemplo, podria ser el hidrogeno de la molecula de amonio
<@ender_79> o una particula en un pozo depotencial
<@ender_79> etc
<@ender_79> el punto es
<@ender_79> que ahora
<@ender_79> los qubits pueden valer |0>, |1> y CUALQUIER superposision lineal de ellos
<@ender_79> lo que no se podia con el bit clasico
<@ender_79> que valia 0 o 1
<@ender_79> pero no 0 y 1 a la vez!!!
<@ender_79> claro
<@ender_79> ahora viene una pregunta:
<@ender_79> como describir clasicamente un estado como |0> + |1>?
<@ender_79> pues como comprendereis, es complicado
<@ender_79> esto se grava si considero no un qubit
<@ender_79> sino mas
<@ender_79> por ejemplo, si tengo 2 qubits
<@ender_79> puedo tener estos estados:
<@ender_79> |00>
<@ender_79> |01>
<@ender_79> |10!
<@ender_79> |11>
<@ender_79> pero tabien puedo tener entonces este:
<@ender_79> |00> - |10> + |01> + |11>
<@ender_79> como lo describo clasicamente esto?
<@ender_79> pues dificil
<@ender_79> en general
<@ender_79> si uno tiene "n" qubits
<@ender_79> lo que pasa es que uno puede llegar a tener superposiciones de hasta 2^n estados
<@ender_79> y esto es EXPONENCIAL en n
<@ender_79> es decir, exponencial en el tamaño del sistema
<@ender_79> esto, no hay ordenador clasico que lo pueda hacer de manera eficiente
<@ender_79> es decir
<@ender_79> no hay manera de describir de forma eficiente la mecanica cuantica con un ordenador clasico
<@ender_79> y el problema viene por aqui
<@ender_79> donde por eficiente considero algo que es como mucho "polinomico", y por ineficiente algo que es "exponencial"
<@ender_79> la conclusion es:
<@ender_79> la descripcion clasica de la mecánica cuántica requiere un "extra" exponencial de recursos, por lo que es MUY ineficiente
<@ender_79> claro
<@ender_79> llegados a este punto
<@ender_79> hemos de hacer una reflexion
<@ender_79> que es esta:
<@ender_79> nuestros ordenadores clasicos, no son capaces de describir la mecanica cuantica de forma eficiente
<@ender_79> y como que la naturaleza se basa en la mecanica cuantica
<@ender_79> la conclusio es que nuestros ordenadores no pueden describir la naturaleza de forma eficiente
<@ender_79> y esto es por PRINCIPIO
<@ender_79> pero claro
<@ender_79> la naturaleza SI es eficiente!
<@ender_79> un atransicion de fase superconductora no tarda 100000 segundos en llevarse a cabo
<@ender_79> hace "pum!"
<@ender_79> y ya esta!
<@ender_79> luego, por que no usar todo el potencial que nos ofrece la naturaleza
<@ender_79> es decir
<@ender_79> la mecanica cuantica
<@ender_79> a favor nuestro, para hacer calculos de forma mas eficiente?
<@ender_79> pues esta es la base de la computacion cuantica
<@ender_79> y aqui, me gustaria incluir una cita
<@ender_79> de uno de los fundadores del campo
<@ender_79> de David Deutsch
<@ender_79> dice:
<@ender_79> "La teoria de la computacion se ha estudiado tradicionalmente casi en su totalidad desde lo abstracto, como un tema de pura matematica.
<@ender_79> Esto es perder el puntto importante de ello.
<@ender_79> Los ordenadores son objetos FISICOS, y las computaciones son procesos FISICOS.
<@ender_79> Lo que los ordenadores puedan, o no puedan hacer, esta determinado SOLO POR LAS LEYES DE LA FISICA, y bno por las matematicas puras."
<@ender_79> bueno
<@ender_79> esa es una cita que me gusta, por eso la queria incluir
<@ender_79> porque refleja lo que os queria decir antes
<@ender_79> bueno
<@ender_79> ahora que os tengo motivados para hacer ordenadores cuanticos
<@ender_79> como los hacemos?
<@ender_79> ya hemos visto lo que es un qubit
<@ender_79> lo haremos de manera analoga al ordenador clasico
<@ender_79> vamos a definir lo que es un "circuito cuantico"
<@ender_79> tebeis un ejemplo en la transparencia 2
<@Moderador_k> trasparencia 2: http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans02.htm
<@ender_79> la unidad basica de informacion, y esta vez es informacion cuantica, es el QUBIT
* Moderador_n : http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans02.htm .
<@ender_79> como ya los he explicado antes, no lo repito
<@ender_79> ahora, el analogo de las puertas logicas de antes, seran unas cosas
<@ender_79> que llamaremos transformaciones unitarias
<@ender_79> esas transformaciones unitarias se representan por la letra "U"
<@ender_79> y son matrices
<@ender_79> que actuan sobre los vectorcillos de los qubits
<@ender_79> unitarias quiere decir que U^(-1) = (U^(T))*
<@ender_79> donde T = transpuesta
<@ender_79> y * = conjugada
<@ender_79> estas son las trasformaciones que nos deja hacer la mecanica cuantica sobre los qubits
<@ender_79> dos ejemplos son la Hdamard y el CNOT
<@ender_79> la Hadamard es una transformacion de un solo qubit
<@ender_79> por eso es una matriz 2x2
<@ender_79> y se puede entender como una rotacion del vector
<@ender_79> la CNOT es una trasformacion de 2 qubits
<@ender_79> por eso es uan matrox 4x4
<@ender_79> y se puede entender como el analogo al XOR clasico
<@ender_79> un ejemplo de ciruitillo cuantico lo teneis en la transparencia
<@ender_79> de nuevo, como en el caso clasico, cada linea es un qubit
<@ender_79> y la informacion va de izquierda a derecha
<@ender_79> el punto ahora
<@ender_79> es que existe un teorema importante
<@ender_79> de nuevo analogo a lo que pasaen el caso clasico
<@ender_79> que dice que CUALQUIER transformacion unitaria de cualquier numero de qubits se puede realizar solo mediante CNOTs y transformaciones arbitrarias de 1 qubit
<@ender_79> por lo tanto
<@ender_79> a las transformaciones de 1 qubit, junto con el CNOT, se le llama "conjunto universal de puertas logicas cuanticas"
<@ender_79> y esto es analogo de nuevo al caso clasico
<@ender_79> a modo de apunte, decir que tb existe un modelo de "maquina de turing cuantica"
<@ender_79> y que se puede ver que es equivalente a este modelo de los circuitillos
<@ender_79> (tb existen otros modelos, pero no los discutire)
<@ender_79> bien
<@ender_79> con esto acabo el primer punto
<@ender_79> ahora si teneis preguntas me las podeis hacer
<@Moderador_k> bueno, si alguien tiene alguna pregunta abrir privado a uno de los moderadores
* ender_79 espera relajadamente en su silla ^^
*** modo: Moderador_n pone [+v IaM]
<@Moderador_n> puedes preguntar IaM
<+IaM> y si en vez de usar 2 estados solo 0 y 1, usamos 3: 0, 1 y 2 ? no seria lo mismo ? el tercer estado indicaria todas las combinaciones posibles no ? es esa la duda que tengo desde hace poco
<@ender_79> a ver
<@ender_79> si en vez de dos estados tienes tres
<@ender_79> lo que pasa es que en vez de tener "bits" tienes una cosa que se llaman "trits"
<@ender_79> y en el caso cuantico en vez de "qubits" tienes "qutrits"
<+IaM> ok gracias, asi que no hay mas narices que pasar por el tuvo
<@ender_79> el punto es que, tanto en el caso clasico como en el cuantico, pasar de dos a tres niveles no te da ninguna mejora
<@ender_79> es decir
<@ender_79> no te da ninguna mejora computacional apreciable
<@ender_79> esigue siendo todo igual de eficiente o de ineficiente
<@ender_79> por eso en computacion siempre se trabaja con bits o qubits
<@ender_79> cosa que no pasa en otros coampos, como el de la comunicacion
<@ender_79> pero ahi no entro
<@ender_79> mas?
*** modo: Moderador_n pone [+v Zilog80]
<+Zilog80> yo tengo 1 preguinta
<@ender_79> hola maestro Zilog80 ^^
<+Zilog80> :-)
<+Zilog80> hola , ejje
<+Zilog80> weno voy a ellos
*** modo: Moderador_k pone [-v IaM]
<+Zilog80> antes puntualizar wque el trabajo con BITS (bianrios, es mas facisl de implementar y trabajar que con 3 niveles a modo tecnico)
<+Zilog80> y mi pregunta:
<@ender_79> ^^
<+Zilog80> la necesidad de la computacion cuantica unicamente radica en... la velocidad de proceso ?
<+Zilog80> he aqui la duda
<@ender_79> basicamente si
<+Zilog80> vale entonces
<@ender_79> se trata de poder hacer calculos que si no serian imposibles
<@ender_79> como por ejemplo factorizar en numeros primos un numero enoooooooooorme
<+Zilog80> es decir, calculos a muchisimas mas velocidad, pero basandose en boole, no ?
<@ender_79> con mecanica cuantica puedes hacer cosas mas eficientemente que sin ella
<@ender_79> uhm
<@ender_79> boole pero cuantica
<@ender_79> es decir
<@ender_79> puedes tener superposiciones de 0's y de 1's
<@ender_79> puedes tener "0 y 1" a la vez
<@ender_79> ese es el truco
<@ender_79> uhm... respondi?
<+Zilog80> mas o menos, no consuigo imaginarme como es un 0 y 1 a la vez
<+Zilog80> pero awardo tus siguientes explicaciones
<+Zilog80> ;-)
<@ender_79> es complicao de imaginar
<@ender_79> pero es asi
<@ender_79> ^^
<+Zilog80> weno mi duda queda subsanada
*** modo: Moderador_n pone [-v Zilog80]
*** modo: Moderador_k pone [+v Lebesgue]
<@ender_79> :D
<+Lebesgue> muy buena idea lo de esta conferencia; es muy interesante; pero tengo q hacer un apunte: creo q en realidad cualquier función lógica (en conputación clásica) se puede implementar usando únicamente puertas NAND (o puertas NOR, como se quiera) (lo digo sólo como apunte, y por incordiar un poco xD)
<@ender_79> ok
<@ender_79> es otro conjunto de puertas logicas universal
<+Lebesgue> otra cosa: 0 y 1 y 0y1 no es un trit?
<@ender_79> existen muchos conjuntos diferentes
<@ender_79> uhm
<@ender_79> desde el punto de vista clasico si
<@ender_79> pero imaginate que pasa si tienes "n" qubits
<@ender_79> necesitarias un "2^n-it" o algo asi
<@ender_79> por lo menos
<@ender_79> y eso es ineficente, porque es exponencial
<+Lebesgue> una última aaclaración:
<@ender_79> el punto es que si el numero de qubits es muy grande, es complicado representar las superposiciones de estos
<+Lebesgue> la computación cuántica es así xq la naturaleza hace q sea así, no? o sea, q si pudiésemos elegir, sería como la otra (o sea, 0 y 1) pero cuántica (o me equivoco?)
<@ender_79> claro
<@ender_79> a ver
<@ender_79> la naturaleza es cuantica
<@ender_79> y se trata de aprovecharlo
<+Lebesgue> ok, es q no estaba seguro; gracias
<@ender_79> pero puedes seguir haciendo la clasica, si la prefieres
<@ender_79> pero es mas ineficiente
*** modo: Moderador_k pone [-v Lebesgue]
*** modo: Moderador_n pone [+v ergosum]
<+ergosum> nas
<@ender_79> de hecho, puees simular la clasica con la cuantica, pero no al reves
<+ergosum> la pregunta es la siguiente, dado que un qubit puede tener superposicion de estados
<+ergosum> a la hora de la implementacion fisica
<+ergosum> en un circuito
<+ergosum> como se lleva acabo?
<@ender_79> un qubit es una de esas lineas horizontales
<@ender_79> esas lineas representan el valor de un qubit
<@ender_79> |0> + |1>, por ejemplo
<@ender_79> mas adelante pondre un ejemplo donde lo veras mejor
<+ergosum> ok
*** modo: Moderador_n pone [-v ergosum]
*** modo: Moderador_n pone [+v h[e]rtz]
<+h[e]rtz> buenas noches y agradecer antes d nada la charla que estas dando ;)
<@Moderador_n> cuando quieras h[e]rtz
<+h[e]rtz> la pregunta es la siguiente
<@ender_79> ^^
<@ender_79> assias h[e]rtz ^^
<+h[e]rtz> por la explicacion d los qubits podria parecer que un qubit contiene una cantidad infinita de informacion, ok
<@ender_79> exacto
<+h[e]rtz> pero cuando se mide el qubit, la mecanica cuantica requiere que el resultado sea siempre
<+h[e]rtz> un bit ordinario en este caso, 0 o 1
<+h[e]rtz> la pregunta es, entonces que aportacion nos presenta la computacion cuantica
<@ender_79> ok, si
<@ender_79> depende de la medida
<@ender_79> pues muy facil
<@ender_79> no se trata solo de lo que mides al final
<@ender_79> sino de lo que haces por enmedio
<@ender_79> tu puedes hacer operaciones que lo van poniendo todo en superposicion
<@ender_79> y al final mides
<+h[e]rtz> aha, o sea la chicha esta en el entrelazamiento no ?
<@ender_79> y hay unas probabilidades ahi que pueden ser altas para unas componentes y bajas para otras
<@ender_79> por ejemplo, si
<@ender_79> mas adelante lo veras en un ejemplo q pondre
<@ender_79> estara mas claro entonces ^^
<+h[e]rtz> ok, muchas gracias :)
*** modo: Moderador_n pone [-v h[e]rtz]
<@Moderador_k> bueno, parece q no hay mas preguntas :)
<@ender_79> ok
<@Moderador_k> ender puedes seguir si quieres ;)
<@ender_79> sigo con el punto 2
<@ender_79> da gusto ver que preguntais
<@ender_79> parece que me entendeis y todo ^_^
<@ender_79> bueno
<@ender_79> os pido ahora que vayais a la transparencia 3
<@Moderador_k> trasparencia 3: http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans03.htm
<@ender_79> mi segundo punto trata de explicar un algoritmo cuantico muy sencillo
<@ender_79> pero que tiene lo esencial para ver las diferencias entre el caso clasico y el cuantico
<@ender_79> el algoritmo es el "algoritmo de Deutsch"
<@ender_79> la idea es la siguiente
<@ender_79> :
<@ender_79> a mi me ponen este problema:
<@ender_79> tenemos una funcion f(x)
<@ender_79> donde x = 0,1 (bit)
<@ender_79> y esta funcion puede valer f(x) = 0, o f(x) = 1
<@ender_79> es decir, f:{0,1}->{0,1}
<@ender_79> pregunta:
<@ender_79> cuanto vale (f(0)+f(1))modulo2 ?
<@ender_79> es decir
<@ender_79> ecuanto vale f(0) XOR f(1) ?
<@ender_79> esta cosa que piden calcular se puede ver que es = 0 si f(0) = f(1)
<@ender_79> y que es = 1 si f(0) es distinto de f(1)
<@ender_79> es decir
<@ender_79> en realidad nos preguntan si la funcion es "constante o no"
<@ender_79> bueno
<@ender_79> esta claro que, desde el punto de vista clasico
<@ender_79> hace fakta evaluar la funcion f(x) DOS veces para tener el resultado
<@ender_79> una f(0) y otra f(1)
<@ender_79> esto esta claro, espero
<@ender_79> el punto es:
<@ender_79> podemos hacerlo mejor con mecanica cuantica?
<@ender_79> pozi
<@ender_79> podemos hacerlo mejor
<@ender_79> y la solucion viene dada por el circuito cuantico de la figura
<@ender_79> en este circuito cuantico solo hay dos qubits
<@ender_79> inicialmente el de arriba esta en |0> y el de abajo esta en 11>
<@ender_79> este circuito cuantico tiene los tres pasos esenciales de todo buen algoritmo cuantico que se preste:
<@ender_79> (a) crea una superposicion de estados
<@ender_79> esto lo hace aplicando una transformacion de Hadamnard, de esas que he explicado antes, de forma individual a cada uno de los qubits
<@ender_79> esto hace que el estado, despues de aplicar estas transformaciones, sea este:
<@ender_79> (|0>+|1>)(|0>-|1>)
<@ender_79> =
<@ender_79> |00> + |10> - |01> - |11>
<@ender_79> esto es una superposicion
<@ender_79> el segundo paso, es evaluar la funcion f(x), pero "cuanticamente"
<@ender_79> la forma de evaluar funciones, en mecanica cuantica, es mediante unas transformaciones que actuan como esta indicado debajo del dibujo
<@ender_79> uno tiene un operador U_f que evalua la funcion
<@ender_79> de forma que U_f |x>|y> = |x>|y+f(x)>
<@ender_79> el motivo de que esto sea tan complicado viend de que la mecanica cuantica es reversible etc etc
<@ender_79> no entrare en esto
<@ender_79> pero creedme que es asi como se hace
<@ender_79> esto es "evaluar la funcion" en mecanica cuantica
<@ender_79> y el punto es que
<@ender_79> (b) la estamos evaluando A LA VEZ y EN PARAELO sobre una superposicion de estados
<@ender_79> y esto, de un solo plumazo
<@ender_79> de un solo golpe, evaluamos la funcion sobre todos los inputs posibles
<@ender_79> finalmente, (c) se aplica otra hadamard de esas en el primer qubit
<@ender_79> esto lo que hace es una INTERFERENCIA CUANTICA CONSTRUCTIVA del resultado que se quiere
<@ender_79> al final, se mide el primer qubit y ya esta
<@ender_79> pues bien
<@ender_79> el estado final, depues de todo el proces, lo teneis tambien ahi escrito
<@ender_79> resulta que el primer qubit CODIFICA LA SOLUCION DEL PROBLEMA
<@ender_79> y esto lo hemos conseguido...
<@ender_79> EVALUANDO LA FUNCION UNA SOLA VEZ!!!
<@ender_79> mientras que clasicamente hacia falta usar la funcion DOS veces, cuanticamente solo hace falta UNA
<@ender_79> pues esto es un ejemplo de lo que me preguntabais antes:
<@ender_79> es una aceleracion computacional cuantica
<@ender_79> hemos reducido el tiempo a la mitad
<@ender_79> este es el algoritmo de Deutsch
<@ender_79> y es uno de los algoritmos cuanticos mas simples
<@ender_79> que demuestrasn que la computacion cuantca bate a la clasica en ciertos problemas
<@ender_79> y tiene los tres elementos esenciales:
<@ender_79> a) superposicion
<@ender_79> b) evaluacion en paralelo
<@ender_79> c) interferencia
<@ender_79> este es el ejemplo que os queria poner
<@ender_79> de un algoritmo cuantoico sencillo
<@ender_79> pero antes e acabar el punto
<@ender_79> quiero hacer una mini-mencion a otro algoritmo
<@ender_79> que bien se lo merece
<@ender_79> es el algoritmo de factorizacion de Shor
<@ender_79> no lo voy a explicar
<@ender_79> solo lo comento por encima
<@ender_79> la idea es
<@ender_79> que el problema de factotrizar un numero en sus factores primos ha llevado a los matematicos de cabeza durante siglos
<@ender_79> y para ver esto
<@ender_79> xito a Gauus:
<@ender_79> "La dignidad de la ciencia parece exigir que cualquier ayuda para la solucion de tal elegante y celebrado problema sea celosamente cultivada"
<@ender_79> ahi es nada
<@ender_79> u_u
<@ender_79> factorizar un numero es un problema que, clasicamente, es MUY duro
<@ender_79> los mejores algoritmos clasicos que se conocesn tardan un tiempo que es exponencial en el tamañoi del input
<@ender_79> dada la dificultad del problema, este problema se usa en criptografia
<@ender_79> por ejemplo, en el protocolo RSA
<@ender_79> para mandar datos a traves de internet
<@ender_79> o para hacer una trasferencia bancaria
<@ender_79> si alguien fuera capaz de factorizar numeros muuuuy grandes en tiempo eficiente, los bancos se cagarian pata ahabjo
<@ender_79> abajo
<@ender_79> pues bien
<@ender_79> Peter Shor
<@ender_79> antes en Bell Labs y ahora en MIT
<@ender_79> se saco de la manga un algoritmo cuantico de factorizacion
<@ender_79> que factoriza numeros de manera eficiente
<@ender_79> en el caso de tener un ordenador cuantico
<@ender_79> este algoritmo fue el empuje definitivo a este campo
<@ender_79> antes, nadie sabia si era una mera diversion matematica
<@ender_79> Shor demostro que puede ser algo muy serio
<@ender_79> el algoritmo de Shor, es una obra de arte
<@ender_79> y se basa en teoremas matematicos
<@ender_79> que se remontan a los chinos
<@ender_79> y al final del dia
<@ender_79> hay una pequeña parte que es cuantica
<@ender_79> y se basa en las tres partes de antes:
<@ender_79> superposicion
<@ender_79> accion en paralelo
<@ender_79> e interferencia
<@ender_79> y pum!
<@ender_79> factoriza en tiempo polinomial (eficiente)
<@ender_79> este es sin duda el algoritmo cuantco mas famoso, pero no lo discutire aqui
<@ender_79> porque es complicado
<@ender_79> bueno
<@ender_79> con esto acabo el segundo punto
<@ender_79> ahora podeis hacerme mas preguntas
<@ender_79> ^^
* Moderador_k recuerda q para hacer preguntas abrir privados a los moderadores
<@Moderador_k> parece ser q no hay preguntas
<@Moderador_k> [ender_79] puedes seguir si quieres con el punto 3
<@Moderador_k> un momento!
*** modo: Moderador_k pone [+v movAway]
<@moderador_m> jejeje
* ender_79 espera un monento "k" ^^
<@moderador_m> me querian saltar XD
<@moderador_m> hola ender :)
<@moderador_m> na.. solo es q me ha llamado mucho la atencion lo ultimo q has dicho
<@moderador_m> realmente
<@ender_79> hola movAway ^^
<@moderador_m> solo es ya un problema tecnico poder hacer esas factorizacciones?
<@ender_79> si
<@moderador_m> es decir.. las matematicas yastan hechas?
<@ender_79> es solo un problema tecnico
<@moderador_m> ouch... pos si fuese banquero me acojonaria :S
<@ender_79> el procedimiento esta
<@ender_79> ya
<@ender_79> pero como veras
<@moderador_m> oks oks, te dejo q sigas,q nos alargamos sino XD
<@ender_79> el tema tecnico anda bastants atras
<@moderador_m> si
<@ender_79> como veras en la proxima parte ^^
<@moderador_m> ahora quiero leer eso
<@moderador_m> tiene q ser interesate ^^
<@moderador_m> assias
*** modo: Moderador_n pone [+v IaM]
<@ender_79> de nada ^^
*** modo: Moderador_n pone [-v movAway]
<+IaM> hola antes de nada agradecer
<+IaM> tu charla
<+IaM> y tu tiempo
<@ender_79> ^^
<+IaM> solo una dudilla que es que ando algo torpe, podrias repetir como hace para evaluar los dos inputs a la vez de la funcion ?
<+IaM> en la parte b de la transparencia 02
<+IaM> ?
<@ender_79> si
<@ender_79> es muy simple
<+IaM> ahi 03
<@ender_79> el estado en el que entra es una superposiccion
<@ender_79> es |00> + |10> - |01> - |11>
<@ender_79> y al actuar, la funccion lo que hace es esto:
<@ender_79> U_f (|00> + |10> - |01> - |11>)
<@ender_79> =
<@ender_79> U_f |00> + U_f |10> - U_f |01> - U_f |11>
<@ender_79> asi actua en todos a la vez
<+IaM> ah, vale gracias ya me ha quedado claro
<@ender_79> ^^
<@ender_79> de nada ^
<@ender_79> ^^
<@Moderador_k> pues no hay mas preguntas ...
<@ender_79> ok
*** modo: Moderador_k pone [-v IaM]
<@ender_79> bien
<@ender_79> si no hay mas preguntas
<@ender_79> prosigo con el ytercer y ultimo punto
<@ender_79> se trata de expicaros algunas de las propuestas experimentales
<@ender_79> asi por encima
<@ender_79> para que veais que no todo esto es algo teorico
<@ender_79> sino que hay una comunidad de experimentales tambien detras
<@ender_79> hay varias propuestas para hacer un oprdenador cuantico
<@ender_79> el punto, es que se han de tratar de reunir estas condiciones:
<@ender_79> 1.- hay que ser capaz de representar qubits de manera robusta
<@ender_79> 2.- hay que poder realizar un conjunto universal de puertas logicas cuanticas
<@ender_79> 3.- hay que poder preparar un estado inicial fidedigno
<@ender_79> 4.- hay que poder medir el resultado final de manera fiable
<@ender_79> 5.- el sistema ha de ser facilmente escalable (para hacer sistemas grandes)
<@ender_79> bien
<@ender_79> la cuestion es que ningun sistema experimental reune los 5 puntos al 100%
<@ender_79> unso fallan en unos, otros en otros
<@ender_79> esos 5 criterios se llaman "criterios de DiVinzenzo"
<@ender_79> que es el tio q antes los dijo
<@ender_79> bueno
<@ender_79> os comento 4 propuestas
<@ender_79> para ello id a la trabsparencia 4
<@Moderador_k> trasparencia 4: http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans04.htm
* Moderador_n : http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans04.htm<--- cuarta transparencia
<@ender_79> ahi pdeis ver 4 implementaciones propuestas
<@ender_79> la primera es mediante sistemas de NMR
<@ender_79> que quiere decir
<@ender_79> Resonancia Magnetica Nuclear
<@ender_79> ahi, los ordenadores cuanticos son moleculas
<@ender_79> los qubits son los spins nucleares de las moleculas
<@ender_79> y las transformaciones se hacen mediante pulsos laser sobre una muestra
<@ender_79> con esa molecula que esta ahi pintada, se consigui factorizar 15 = 3*5
<@ender_79> de manera cuantica
<@ender_79> lo que ya es algo
<@ender_79> poco, pero algo
<@ender_79> por algo se empieza
<@ender_79> el problema es q este es poco escalable
<@ender_79> porque a uno le gustaria tener 1000 qubits o asi
<@ender_79> y claro
<@ender_79> moleculas con 1000 atomos, jodido
<@ender_79> por cierto, los que factorizaron 15 con esa molecula fueron los del grupo de MIT de Ike Chuang
<@ender_79> la siguiente propuesta son las trampas de iones, o "ion traps"
<@ender_79> ahi los qubits son atomos, con dos niveles internos
<@ender_79> se atrapan los atomos en unas trampas con potenciales armonicos
<@ender_79> y se hacen interaccionar entre ellso mediante pulsos de laser
<@ender_79> e intercambio de fonones
<@ender_79> lo que veis es una foto de una trampa de esas con 8 iones (creo)
<@ender_79> cada manchita blanca es un atomo
<@ender_79> es espectacular, al menos para mi, que puedan hacer una foto A LOS ATOMOS!!
<@ender_79> pero es asi, si seño r ^^
<@ender_79> esta es la propuesta de Peter Zoller e Ignacio Cirac
<@ender_79> el ultimo es español, y es uno de los jefes del Max Planck Institute, en alemania
<@ender_79> el problema de estas trampas de iones es que es muy dificil atrapar muchos iones sin que la cosa se vuelva inestable
<@ender_79> de todas formas, hay algunos resultados prometedores en esta direccoin ultimamente
<@ender_79> las otras dos propuestas son de estado solido
<@ender_79> una es la de los "quantum dots", o "pozos cuanticos"
<@ender_79> aqui
<@ender_79> el qubit es el spin del electron
<@ender_79> y al electron se el atrapa en un punto ("dot") mediante unos potenciales electricos
<@ender_79> esta es la propuesta de Daniel Loss y David DiVinzenzo
<@ender_79> aun esta un poco verde esra
<@ender_79> esta
<@ender_79> la ultima es la de superconductores
<@ender_79> el qubit puede ser una corriente superocnductora que gira en un sentido o en el otro
<@ender_79> o un estado en el que hay electrones superconductores o no
<@ender_79> la foto que veis es de un grupo de Tokyo
<@ender_79> y lo que veis es la forma de medir un qubit
<@ender_79> el anillo de alrededor es un SQUID, un cacharro de esos superconductores
<@ender_79> para medir campos magneticos de forma muy precisa
<@ender_79> en esta direccion hay tambien algunos resultados prometedores ultimamente
<@ender_79> bueno
<@ender_79> y para acabar
<@ender_79> os pido auw vayais a la trabsparebcia 5
<@Moderador_k> trasparencia 4: http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans04.htm
<@Moderador_n> http://canalfisica.urbenalia.com/ender_02/trans05.htm
<@ender_79> para que os hagais una idea de como es un montaje experimental
<@Moderador_k> perdon :(
<@ender_79> esi es una trampa de iones de Insbruck
<@ender_79> del grupo de R. Blatt
<@ender_79> como podeis ver
<@ender_79> es algo complejo
<@ender_79> pues bien
<@ender_79> eso es una "quantum game boy"
<@ender_79> para jugar en al futuro "quantum tetris"
<@ender_79> y bueno
<@ender_79> con esto finalizo mi charla
<@ender_79> ^^
<@ender_79> espero que os haya gustado
<@ender_79> y que no os hayais aburriso
<@ender_79> aburrido
* Moderador_k para preguntas pirvado a los moderadores
<@ender_79> y sui habeis aprendido algo, entonces ya es la leche ^^
<@ender_79> podeis preguntarne lo que querais ahora ^^
<@ender_79> gracias ^^
*** modo: Moderador_n pone [+v inv12361]
<+inv12361> primero kiero dar las gracias a ender por esta charla y a los del canal por organizar todas estas conferencias
<+inv12361> mi pregunta es:
<+inv12361> tiene algo ke ver la computacion cuantica con la existencia d universos paralelos?
<@ender_79> a ver
<+inv12361> eske oi algo por la tele...
<@ender_79> lo de los universos paralelos es una posible interpretacion de la mecanica cuantica
<@ender_79> eso tiene que ver mas con la "fundacion" de la mecanica cuantica
<@ender_79> en computacion cuantica, uno asume que las cosas son asi, y no se preicupa de porque
<@ender_79> pero sui
<@ender_79> si
<@ender_79> puede haber una relacion
<+inv12361> el hombre decia ke de poderse construir un ordenador cuantico, esto demostraria la existencia d universos paralelos
<@ender_79> en cuanto a lo del paralelismo cuantico
<@ender_79> uhm
<@ender_79> no
<@ender_79> eso no demostraria nada
<@ender_79> tu ves superposiciones de estados todos los dias
<@ender_79> si no no estarias aqui
<@ender_79> y eso no demuestra que hayan universos paralelos
<@ender_79> eso son solo formas de intentar entender la mecanica cuantica
<+inv12361> ahm, si, me parecio un poco raro
<@ender_79> pero no es la unica ^^
<+inv12361> ok
*** modo: Moderador_n pone [-v inv12361]
*** modo: Moderador_n pone [+v IaM]
<@ender_79> mas?
<+IaM> si, esa
<+IaM> foto del final
<+IaM> realmente es un tetris ?
<+IaM> o hablabas metaforicamente ?
<@ender_79> XDDDDDDDD
<@ender_79> es un tetris el montar todo eso
<@ender_79> XD
<+IaM> si han hecho un tetris pueden hacer un ordenador
<@ender_79> es unametafora claro
<+IaM> ah ok
<@ender_79> eso es una trampa de iones
<+IaM> o sea eso es el dibujo de las ion traps
<+IaM> ya ves... qeu grande, es el precio a pagar
<+IaM> gracias
<+IaM> una charla estupenda
<@ender_79> es una foto del montaje experimental
<@ender_79> ^^
<+IaM> :)
<@ender_79> gracias ^^
*** modo: Moderador_n pone [-v IaM]
<@Moderador_k> bien, como no hay mas preguntas
<@Moderador_k> damos por finalizada la charla
<@Moderador_k> nuevamente agradeceros la asistencia
<@Moderador_k> y en especial a ender por dedicarnos tiempo y esfuerzo
<@Moderador_k> por ultimo recordaros q el jueves 29 de julio
<@Moderador_k> a las 22:00 hertz nos hablara sobre la teoria de la relatividad especial
<@Moderador_k> y q seguiran organizandose conferencias para el mes de agosto
<@Moderador_k> podeis consultar las actividades en http://canalfisica.urbenalia.com
<@Moderador_k> otra vez mas muchas gracias
*** modo: Moderador_k pone [-m ]

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Session Close: Fri Jul 23 23:15:02 2004

 
   

 

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