Ciencia de la información cuántica

Parte de una serie de artículos sobre
Mecánica cuántica
${\displaystyle i\hbar {\frac {d}{dt}}|\Psi \rangle ={\hat {H}}|\Psi \rangle }$ Ecuación de Schrödinger
Introducción Glosario Historia
Fondo Mecánica clásica Antigua teoría cuántica Notación de corchetes Hamiltoniano Interferencia
Fundamentos Complementariedad Decoherencia Enredo Nivel de energía Medición No localidad Número cuántico Estado Superposición Simetría Túnel Incertidumbre Función de onda Colapsar
Experimentos Desigualdad de Bell Desigualdad de CHSH Davisson-Germer Doble rendija Elitzur–Vaidman Franck-Hertz Desigualdad de Leggett Desigualdad de Leggett-Garg Mach–Zehnder Corchete Borrador cuántico Elección retrasada El gato de Schrödinger Stern-Gerlach La elección retrasada de Wheeler
Formulaciones Descripción general Heisenberg Interacción Matriz Espacio de fases Schrödinger Suma de historias (integral de trayectoria)
Ecuaciones Dirac Klein-Gordon Pablo Rydberg Schrödinger
Interpretaciones Bayesiano Historias consistentes Copenhague de Broglie–Bohm Conjunto Variable oculta Local Superdeterminismo Muchos mundos Colapso objetivo Lógica cuántica Relacional Transaccional De von Neumann-Wigner
Temas avanzados Mecánica cuántica relativista Teoría cuántica de campos Ciencia de la información cuántica Computación cuántica Caos cuántico Paradoja del EPR Matriz de densidad Teoría de la dispersión Mecánica estadística cuántica Aprendizaje automático cuántico
Científicos Aharonov Campana Bethe Negro Bloqueo Bóhm Bohr Nacido Bosé de Broglie Compton Dirac Davison Debye Fiesta de los testigos Einstein Everett Follar Fermi Feynman Glauber Gutzwiller Heisenberg Hilbert Jordán Kramer Cordero Landó Laue Mosley Millikan Onnas Pablo Planck Rabí Rama Rydberg Schrödinger Simmons Campo de verano de Neumann Weyl Viena Wigner Zeeman Zeilinger
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La ciencia de la información cuántica es un campo que combina los principios de la mecánica cuántica con la teoría de la información para estudiar el procesamiento, el análisis y la transmisión de información. Abarca tanto los aspectos teóricos como los experimentales de la física cuántica, incluidos los límites de lo que se puede lograr con la información cuántica . A veces se utiliza el término teoría de la información cuántica , pero no incluye la investigación experimental y puede confundirse con un subcampo de la ciencia de la información cuántica que se ocupa del procesamiento de la información cuántica.

La teletransportación cuántica , el entrelazamiento y la fabricación de ordenadores cuánticos dependen de una comprensión integral de la física y la ingeniería cuánticas. Google e IBM han invertido significativamente en la investigación del hardware de ordenadores cuánticos, lo que ha llevado a un progreso significativo en la fabricación de ordenadores cuánticos desde la década de 2010. Actualmente, es posible crear un ordenador cuántico con más de 100 qubits , pero la tasa de error es alta debido a la falta de materiales adecuados para la fabricación de ordenadores cuánticos. ^[1] Los fermiones de Majorana pueden ser un material crucial que falta. ^[2]

Los dispositivos de criptografía cuántica ya están disponibles para uso comercial. El block de un solo uso , un sistema de cifrado utilizado por los espías durante la Guerra Fría , utiliza una secuencia de claves aleatorias para el cifrado. Estas claves se pueden intercambiar de forma segura utilizando pares de partículas entrelazadas cuánticas, ya que los principios del teorema de no clonación y del colapso de la función de onda garantizan el intercambio seguro de las claves aleatorias. El desarrollo de dispositivos que puedan transmitir partículas entrelazadas cuánticas es un objetivo científico y de ingeniería importante. ^{[ cita requerida ]}

Qiskit , Cirq y Q Sharp son lenguajes de programación cuántica populares. Se necesitan lenguajes de programación adicionales para computadoras cuánticas, así como una comunidad más grande de programadores cuánticos competentes. Para ello, se necesitan recursos de aprendizaje adicionales, ya que existen muchas diferencias fundamentales en la programación cuántica que limitan la cantidad de habilidades que se pueden transferir de la programación tradicional. ^{[ cita requerida ]}

El algoritmo cuántico y la teoría de la complejidad cuántica son dos de los temas de la teoría de la complejidad computacional y de los algoritmos . En 1994, el matemático Peter Shor presentó un algoritmo cuántico para la factorización prima que, con una computadora cuántica que contuviera 4000 cúbits lógicos , podría potencialmente descifrar cifrados ampliamente utilizados como RSA y ECC , lo que plantea una importante amenaza para la seguridad. Esto condujo a una mayor inversión en la investigación de la computación cuántica y al desarrollo de la criptografía poscuántica para prepararse para la era de la computación cuántica tolerante a fallas (FTQC). ^[3]

• Nielsen, Michael A. ; Chuang, Isaac L. (junio de 2012). Computación cuántica e información cuántica (edición del décimo aniversario). Cambridge: Cambridge University Press . ISBN 9780511992773.OCLC 700706156  .

• Quantiki – portal y wiki de información científica cuántica.
• Hoja de ruta europea del proyecto piloto ERA QIST WP1 sobre procesamiento y comunicación de información cuántica
• QIIC – Información cuántica, Imperial College London.
• QIP – Grupo de Información Cuántica, Universidad de Leeds. El grupo de información cuántica de la Universidad de Leeds se dedica a investigar un amplio espectro de aspectos de la información cuántica, desde algoritmos y computación cuántica hasta implementaciones físicas de procesamiento de información y cuestiones fundamentales de la mecánica cuántica. También contiene algunos tutoriales básicos para el público no especializado.
• Grupo de investigación mathQI en Matemáticas e Información Cuántica.
• CQIST Centro de Ciencia y Tecnología de la Información Cuántica de la Universidad del Sur de California
• CQuIC Centro de Información y Control Cuántico, incluye grupos teóricos y experimentales de la Universidad de Nuevo México y la Universidad de Arizona.
• Centro CQT de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur
• CQC2T Centro de Computación Cuántica y Tecnología de la Comunicación
• Grupo de Ciencia y Tecnología Cuántica QST@LSU en la Universidad Estatal de Luisiana