G9N4

Codigo: 234234 Grupo: 9 Nº de Lista: 04 **
 * Nombre: JORGE BELTRAN DIAZ**
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RESUMEN

**El uso de partículas elementales superpuestas impulsa una criptografía impenetrable y los ordenadores cuánticos.Un nuevo concepto de información, basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, abre posibilidades inéditas al procesamiento de datos. La nueva unidad de información es el qubit, que representa la superposición de 1 y 0, una cualidad imposible en el universo clásico que impulsa una criptografía impenetrable y los ordenadores cuánticos. El computador cuántico es una idea que crece a medida que se desarrolla la teoría cuántica de la información. De este modo cada una de estas entidades crece con ayuda de la otra. Hoy en día el computador cuántico encuentra enormes dificultades para ser construido en la práctica, hasta el punto que determinados autores opinan que es inviable.**

 **LA INFORMACIÓN CUÁNTICA**    La humanidad ha progresado a medida que los científicos descubrían nuevos métodos de explorar los recursos físicos que nos rodean. Si preguntásemos cuáles son estos recursos a un científico anterior al siglo XX, lo más probable es que obtuviésemos una respuesta triple: materiales, fuerzas y energías. Ahora bien, resulta que en el siglo XX hemos añadido un nuevo recurso que podemos manipular, y por el cual tenemos unas leyes físicas probadas: la información. Durante la primera mitad de nuestro siglo, se desarrolla el primer modelo científico del proceso de comunicación conocido como la Teoría de la Información o Teoría Matemática de la Comunicación. La Teoría de la Información, se desarrolló en el área de la telegrafía donde surgió la necesidad de determinar, con la máxima precisión, la capacidad de los diferentes sistemas de comunicación para transmitir información. Por otro lado, la invención del ordenador ha permitido, por vez primera, llevar a cabo un tratamiento de información compleja de manera rápida fuera del cerebro humano.      El tema de la computación cuántica es un tema basto y emergente, que abarca desde la teoría de la información clásica hasta la física de partículas, pasando por la informática y la teoría matemática del tratamiento de la información. Quizá se puede englobar todo en un superconjunto que incluya la computación cuántica junto con otras disciplinas de una importancia cada vez mayor para conseguir llegar a comprender los fundamentos de la mecánica cuántica y el mundo natural. Este superconjunto es a lo que se llama teoría de la información cuántica. La Mecánica Cuántica se ha seguido desarrollando hasta nuestros días, permitiéndonos explicar con satisfacción el mundo de lo muy pequeño, desde el átomo de hidrógeno hasta los superconductores, y en los últimos años sugiriendo incluso una solución alternativa al problema de la información. La Teoría de la Información Cuántica, es un campo de investigación relativamente joven, que propone emplear sistemas cuánticos para almacenar y procesar información de manera más eficiente que por medios clásicos. La idea básica es muy sencilla y utiliza el principio de superposición de la Mecánica Cuántica: un sistema físico (electrón, fotón, átomo...) puede encontrarse en una superposición de dos o más estados medibles. Por ejemplo, los electrones tienen un momento angular intrínseco, el espín, que dada una dirección puede estar “apuntando hacia arriba”, o “hacia abajo”. Pero un electrón también puede, por ejemplo, encontrarse en un estado intermedio con el 50% de probabilidad de cada sentido. Cualitativamente, a pesar de ser nuestra partícula un sistema aparentemente biestable (los dos valores del espín), podemos usar superposiciones para almacenar más información que en el sistema binario {0,1} de los dispositivos digitales clásicos. Sin embargo, hay dos diferencias fundamentales entre un bit cuántico o qubit y la información clásica. La primera es que, hasta que no medimos el estado del electrón, éste permanece Indeterminado. Ahora bien, una vez  realizamos la medida, el electrón estará siempre en uno de los dos estados posibles. La segunda diferencia es que para caracterizar completamente el estado de un qubit, esto es, para conocer las probabilidades de que el espín tenga un valor u otro, debemos hacer muchas medidas sobre sistemas idénticos. Precisamente la imposibilidad de determinar completamente un sistema cuántico arbitrario con una única medida, junto a la imposibilidad de realizar copias idénticas, constituyen los pilares de la Criptografía Cuántica, la primera rama de la I.C. con aplicaciones tecnológicas. Un tercer concepto fundamental es el entrelazamiento, y que consiste en la existencia de fuertes correlaciones entre los componentes de un sistema cuántico. La seguridad en este tipo de comunicación o Criptografía Cuántica viene dada por las leyes de la Física: un observador externo no puede influir la comunicación sin ser detectado, esto es, sin destruir el estado cuántico correlacionado. <span style="font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD;"> <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;"> <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;"> <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;"> <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;"> <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;">La Teoría de la Información Cuántica es un campo de investigación a caballo entre la Matemática Aplicada y la Física Matemática, que se estudia cómo almacenar, procesar y distribuir información empleando las leyes de la Mecánica Cuántica. De una forma abstracta, se encuentran respuestas a preguntas como, “¿Cuánta información clásica (binaria) se puede almacenar en un qubit?” “¿Cómo caracterizar y utilizar los estados entrelazados?” “¿Cómo corregir los errores que se producen al manipular la información con un sistema físico determinado?”.Cuestiones similares que ya se han resuelto en el desarrollo de la informática clásica. Aparte de estos problemas fundamentales, quizás uno de los retos más interesantes sea diseñar dispositivos para el procesamiento de la Información Cuántica. Nos referimos, por ejemplo, a memorias, canales de comunicación, o incluso el equivalente de los computadores actuales. La primera pregunta que uno se hace al abordar semejante problema es qué sistemas físicos son aptos para almacenar, transmitir y procesar información cuántica. Desgraciadamente no existe una única respuesta. La primera pregunta que uno se hace al abordar semejante problema es qué sistemas físicos son aptos para almacenar, transmitir y procesar información cuántica. Desgraciadamente no existe una única respuesta. Por un lado, los fotones o partículas de luz se pueden emplear como qubits y transmitir a largas distancias sin errores y son el sistema ideal para comunicaciones cuánticas. Así, como mencionábamos anteriormente, las primeras aplicaciones comerciales de I.C. son sistemas criptográficos que, bien a través del aire libre o por medio de fibras ópticas, emplean luz coherente para transmitir información de manera segura. Por el contrario, si lo que deseamos es almacenar y manipular la información, es posible que los átomos sean los mejores candidatos para nuestro diseño. Los átomos, al contrario que los fotones, son capaces de interaccionar entre sí, se pueden atrapar y, bajo condiciones adecuadas de aislamiento, pueden preservar su estado cuántico durante años. Todas estas propiedades los convierten en elementos ideales para memorias y computadores cuánticos. <span style="font-size: 10pt; font-family: 'TheSansLight-Plain','sans-serif'; mso-bidi-font-family: TheSansLight-Plain; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;"> <span style="color: black; font-family: 'Arial','sans-serif'; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-language: AR-SA;">Esto nos daría la posibilidad de crear ordenadores más potentes que los actuales. Hay pues un largo camino por recorrer, pero entre medias hay también objetivos más modestos y aplicaciones interesantes aún por descubrir, a la vez que se está avanzando a pasos agigantados en el control de los sistemas cuánticos, llámense éstos fotones, electrones o átomos.