Tecnologías para procesadores cuánticos

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