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ARCHITECTURE OF QUANTUM COMPUTING

La computación cuántica emerge como un paradigma revolucionario en el campo de la informática, prometiendo un salto exponencial en el poder de cálculo y la resolución de problemas que desafían incluso a las supercomputadoras más avanzadas de la era clásica. En el corazón de esta revolución yace la peculiaridad del mundo cuántico, donde las partículas subatómicas pueden existir en múltiples estados simultáneamente, un fenómeno conocido como superposición, y entrelazar sus estados de una manera que desafía la lógica clásica. Es esta capacidad de superposición y entrelazamiento lo que brinda a la computación cuántica su poder disruptivo. Una de las propiedades más intrigantes de la computación cuántica es su capacidad para procesar información mediante Cúbits, los análogos cuánticos de los bits clásicos. Mientras que un bit clásico solo puede estar en solo un estado 0 o 1, un Cúbit puede representar simultáneamente un 0, un 1 o cualquier superposición de estos estados, lo que permite realizar múltiples cálculos en paralelo. Esta capacidad de procesamiento paralelo masivo es la base de la superioridad potencial de las computadoras cuánticas sobre sus contrapartes clásicas en una amplia gama de aplicaciones. La arquitectura de las computadoras cuánticas es inherentemente diferente de las computadoras clásicas. Mientras que estas últimas utilizan transistores para almacenar y manipular información en bits, las computadoras cuánticas emplean Cúbits, que pueden ser implementados en una variedad de sistemas físicos, como átomos, trampas de iones, fotones, superconductores o resonancia magnética nuclear. La manipulación de los Cúbits se lleva a cabo mediante puertas cuánticas, operaciones fundamentales que transforman el estado cuántico de los Cúbits y permiten realizar cálculos cuánticos. Además, para mantener la coherencia cuántica, es crucial el control y aislamiento del sistema cuántico de su entorno, lo que plantea desafíos significativos en términos de diseño y construcción de sistemas cuánticos escalables y robustos.
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ARCHITECTURE OF QUANTUM COMPUTING

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.3174152421055

  • Palavras-chave: Computación Cuántica, Computadora Cuántica, Cúbit (bit cuántico), Compuerta Lógica Cuántica, Circuito Cuántico.

  • Keywords: Quantum Computing, Quantum Computer, Qubit (quantum bit), Quantum Logic Gate, Quantum Circuit.

  • Abstract:

    Quantum computing is emerging as a revolutionary paradigm in the field of computing, promising an exponential leap in computing power and problem-solving that challenges even the most advanced supercomputers of the classical era. At the heart of this revolution lies the peculiarity of the quantum world, where subatomic particles can exist in multiple states simultaneously, a phenomenon known as superposition, and entangle their states in a way that defies classical logic. It is this capacity for superposition and entanglement that gives quantum computing its disruptive power.
    One of the most intriguing properties of quantum computing is its ability to process information using Qubits, the quantum analogues of classical bits. While a classical bit can only be in a single 0 or 1 state, a Qubit can simultaneously represent a 0, a 1, or any superposition of these states, allowing multiple calculations to be performed in parallel. This massively parallel processing capability is the basis for the potential superiority of quantum computers over their classical counterparts in a wide range of applications.
    The architecture of quantum computers is inherently different from classical computers. While the latter use transistors to store and manipulate information in bits, quantum computers use Qubits, which can be implemented in a variety of physical systems, such as atoms, ion traps, photons, superconductors or nuclear magnetic resonance. The manipulation of the Qubits is carried out through quantum gates, fundamental operations that transform the quantum state of the Qubits and allow quantum calculations to be carried out. Furthermore, to maintain quantum coherence, the control and isolation of the quantum system from its environment is crucial, posing significant challenges in terms of designing and building scalable and robust quantum systems.
     

  • Alfonso Recio Hernández
  • Jorge Humberto Dzul Bermejo
  • Alma Laura Esparza Maldonado
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