Computación Cuantica

 Un ejemplo de resolucion de problema sencillo con qbits.

Es difícil dar un ejemplo de resolución de un problema complejo con cúbits que sea realmente sencillo de entender en profundidad sin una base sólida en mecánica cuántica y álgebra lineal. Sin embargo, puedo presentarte un ejemplo simplificado que ilustra algunos conceptos clave de la computación cuántica, aunque no resuelva un problema "del mundo real" de forma completa.

Ejemplo: Superposición y Medición con un Cúbit

Imaginemos que queremos simular el lanzamiento de una moneda con un cúbit.

Computación Clásica (con bits):

• Si usamos un bit clásico, podemos representar "cara" con 0 y "cruz" con 1.
• Para simular un lanzamiento, simplemente generaríamos un número aleatorio 0 o 1.

Computación Cuántica (con cúbits):

• Usamos un cúbit. El estado |0⟩ representa "cara" y el estado |1⟩ representa "cruz".

• Para simular un lanzamiento justo (50% de probabilidad para cada resultado), ponemos el cúbit en una superposición igualitaria:

  (1/√2)|0⟩ + (1/√2)|1⟩

  Donde 1/√2 es la amplitud de probabilidad para cada estado. Al elevarla al cuadrado ( (1/√2)² = 1/2 = 0.5) obtenemos la probabilidad de obtener cada resultado al medir.

• Medición: Cuando medimos el cúbit, colapsa a uno de los dos estados: |0⟩ (cara) o |1⟩ (cruz), cada uno con una probabilidad del 50%.

¿Cómo se ve esto en la esfera de Bloch?

En la esfera de Bloch, la superposición igualitaria (1/√2)|0⟩ + (1/√2)|1⟩ se representa como un punto en el ecuador de la esfera. Los polos norte y sur representan |0⟩ y |1⟩, respectivamente.

Código simplificado (pseudo-código):

Aunque no puedo ejecutar código cuántico real aquí, te presento un pseudo-código para ilustrar la idea:

# Inicializar un cúbit
qubit = nuevo_qubit()

# Poner el cúbit en superposición igualitaria (usando una puerta Hadamard, que se explica más adelante)
qubit.aplicar_puerta_Hadamard()

# Medir el cúbit
resultado = qubit.medir()

# Imprimir el resultado
imprimir(resultado) # Imprimirá "cara" (|0⟩) o "cruz" (|1⟩) con aproximadamente un 50% de probabilidad cada uno.

Puerta de Hadamard (H):

En el pseudo-código, se menciona qubit.aplicar_puerta_Hadamard(). La puerta de Hadamard (H) es una operación cuántica fundamental que crea la superposición igualitaria. Transforma:

• |0⟩ en (1/√2)|0⟩ + (1/√2)|1⟩
• |1⟩ en (1/√2)|0⟩ - (1/√2)|1⟩

Limitaciones de este ejemplo:

• No resuelve un problema complejo: Este ejemplo simplemente simula un lanzamiento de moneda. No demuestra el verdadero poder de la computación cuántica para resolver problemas que son intratables para las computadoras clásicas.
• Simplificación extrema: He omitido muchos detalles técnicos y matemáticos para simplificar la explicación.

Para entender ejemplos más complejos, necesitarías aprender sobre:

• Álgebra lineal: Matrices, vectores, espacios vectoriales, etc.
• Mecánica cuántica: Superposición, entrelazamiento, medición, etc.
• Algoritmos cuánticos: Algoritmo de Shor (para factorización), algoritmo de Grover (para búsqueda), etc.
• Lenguajes de programación cuántica: Qiskit (Python), Cirq (Python), etc.

A pesar de las limitaciones, este ejemplo te da una idea básica de cómo se utilizan los cúbits y la superposición en la computación cuántica. Si te interesa profundizar más, te recomiendo buscar recursos educativos sobre computación cuántica, como cursos online, libros de texto y tutoriales.