Tecnologías pa a p ocesado es cuán icos
T abajo de Fin de G ado
Realizado po
Ma io Espinosa Rod íguez
Di igido po
Daniel Cascado Caballe o
Pa a la ob ención del í ulo de
G ado en Ingenie ía In o má ica - Ingenie ía del So wa e
Se illa, 4 de julio de 2023
Índice
In oducción
Obje i os
Búsqueda de uen es
Dominio del p oblema
Tecnologías y so wa e
Re isión de ecnologías de capa ísica
Re isión de so wa e
Mé icas y esul ados
Cie e
Conclusiones
T abajo u u o
3
4
5
6
10
11
18
20
23
24
25
INTRODUCCIÓN
Obje i os
Ap endizaje p opio
P ime paso pa a la implemen ación de un
simulado de p ocesado cuán ico
Documen ación del es ado del a e
Re isión de so wa e
1.
2.
3.
4.
4
Búsqueda de uen es
P ime a ase (Feb e o): Nº de ci as:
Cen ada en la adquisición de conocimien os.
Búsqueda de uen es muy in o mal.
Segunda ase (Ma zo - Ab il):
Comienzo de la edacción de la memo ia
Lec u a de a ículos de e isión ecien es
Te ce a ase (Ab il - Junio):
Re isión de e e encias de la ase an e io
Búsqueda de emas conc e os no cubie os
5
7
5
120
16
104
132

P incipios. Bi s cuán icos.
P opiedades de la mecánica cuán ica
Supe posición
En elazado
In e e encia
Ejemplo compa a i o
Con 2 bi s, 4 es ados posibles
Con 2 qubi s, 4 es ados simul áneos con dis in a p obabilidad
6
Pue as cuán icas
No necesa iamen e ep esen an ci cui os
Necesidad de azabilidad
→
qubi s ancilla
Cos e ope acional no nulo
Ope aciones sob e uno o a ios qubi s
7
Qubi s bien de inidos
Habilidad de inicializa qubi s
Tiempos de decohe encia la gos
Conjun o uni e sal de pue as cuán icas
Capacidad de medi el es ado inal del sis ema
Habilidad de ans o ma qubi s es aciona ios en
qubi s en mo imien o y ice e sa.
Habilidad de ansmi i qubi s en mo imien o
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
C i e ios de DiVincenzo
Requisi os necesa ios pa a la cons ucción de un compu ado cuán ico
Compu ación
Comunicación
8
En busca de la uni e salidad
Nos encon amos en la e a NISQ (Noisy In e media e-Scale Quan um)
Noisy: Vulne abilidad al uido
In e media e-Scale: bajo núme o de qubi s
La sup emacía cuán ica como me a a co o plazo
Capacidad de un compu ado cuán ico de esol e un p oblema
in ac ible pa a uno clásico.
Té mino in encionalmen e pe misi o, exis e cie o excep icismo.
9
1988
→
P opues a de uso de o ones pa a ansmisión de qubi s
2001
→
P opues a de compu ado o ónico. Clús e de qubi s
2004
→
Demos ación expe imen al de ambas p opues as de 2001.
2008
→
P ime a pue a CNOT
2020
→
Sup emacía cuán ica del Jiuzhang de la USTC
Ac ualidad:
Qubi s o ónicos
16

Qubi s aniónicos
Impe ecciones en diaman e
Á omos neu ales
Compu ación adiabá ica
O as ecnologías
17
En oque
come cial
Ke
LIQUi|>
Q#
QMASM
Re isión de so wa e
Conjun os de
ins ucciones
Lenguajes de p og amación
Ki s de desa ollo
En oque académicoP opósi o gene al En oque
especializado
Blackbi d
cQASM
OpenQASM
|ke >
P ojec Q
LanQ QCL
Pseudocódigo
QFC / QPL
qGCL QML
18
MÉTRICAS Y
RESULTADOS
Núme o de qubi s
→
Físicos s. lógicos
Conec i idad
Tasas de e o
Tiempos de decohe encia
Cualidades undamen ales in e elacionadas
Mé icas
20
Algo i mos de benchma king
Fac o ización de núme os p imos
Uno de los p ime os algo i mos
pa a sup emacía cuán ica
U ilidad en c ip og a ía
Pa a a qui ec u as o ónicas
Poca u ilidad p ác ica
Va ian e gaussiana
Algo i mo de Sho
Mues eo de bosones
Simulación de ci cui os cuad ados
En p oceso de es anda ización
Volumen cuán ico
21

Tecnología
F1
F2
F3
T ampas de iones
1995
3
2¹⁶
Supe conduc o es
1999
5
2⁹
Qubi s o ónicos
2001
3
N/A
Madu ez ecnológica
F1
→
An igüedad de la ecnología.
F2
→
Núme o de emp esas de ca ác e come cial.
F3
→
Máximo olumen cuán ico alcanzado
Se han de inido es ac o es
22
CIERRE
Conclusiones
Se ha ealizado una amplia e isión de las
ecnologías cuán icas de capa ísica y so wa e.
No ha sido posible encon a in o mación de allada
sob e las a qui ec u as cuán icas ac uales.
Se han de inido mé icas y se han compa ado las
ecnologías encon adas: ampas de iones como
cla o encedo .
24
T abajo u u o
25
Es ablece las bases pa a la implemen ación de un
simulado , o un compu ado cuán ico.
C ea un compendio de conocimien os mínimos pa a
u u os ingenie os en compu ación cuán ica