Computación cuántica: Implementación y análisis teórico de los experimentos CHSH y Hidden Matching para probar la potencia de los ordenadores cuánticos

González Rivas, Roberto (2021). Computación cuántica: Implementación y análisis teórico de los experimentos CHSH y Hidden Matching para probar la potencia de los ordenadores cuánticos. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. de Sistemas Informáticos (UPM), Madrid.

Description

Title: Computación cuántica: Implementación y análisis teórico de los experimentos CHSH y Hidden Matching para probar la potencia de los ordenadores cuánticos
Author/s:
  • González Rivas, Roberto
Contributor/s:
  • Scarpa, Giannicola
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería del Software
Date: December 2021
Subjects:
Freetext Keywords: Quantum Counting; Computación cuántica; Puertas cuánticas; Qubit
Faculty: E.T.S.I. de Sistemas Informáticos (UPM)
Department: Sistemas Informáticos
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La computación cuántica es un campo que actualmente se encuentra en desarrollo. Tiene el objetivo de cambiar el mundo de la informática desde su concepto más simple, como lo es el bit. Se ha podido observar que los computadores cuánticos, la gran invención de este campo, son capaces de reducir la complejidad en ciertos algoritmos obteniendo así una mejora respecto los ordenadores de hoy en día o también llamados computadores clásicos. Primero se realizará una pequeña introducción histórica de la física cuántica que sentará las bases científicas sobre las que nace la computación cuántica. En este trabajo se detallarán muchos de los elementos básicos del mundo de la computación cuántica, como los qubits o las puertas lógicas cuánticas, además de los conceptos más complejos y relevantes como el entrelazamiento cuántico. Una vez descrito los conceptos más importantes de este campo se procederá a la introducción teórica de dos test basados en el test de Bell: el test CHSH y Hidden Matching. El test de Bell es un famoso test que propone un experimento en el cual se miden dos partículas entrelazadas y se comprueba mediante mediciones determinadas que el modelo de la mecánica cuántica es el modelo que mejor describe la naturaleza de estas partículas. También se explorarán las tecnologías y herramientas actuales que existen para desarrollar programas que pueden ser ejecutados en computadores cuánticos reales y potentes como los desarrollados por algunas de las empresas de mayor importancia en este campo como IBM, Google o Microsoft. Con especial énfasis en la tecnología y herramientas aportadas por IBM. Finalmente se aborda cada uno de los experimentos realizados basados en los problemas CHSH y Hidden Matching, donde además de describir con todo lujo de detalle la lógica y algorítmica detrás de la implementación de cada uno de los programas, se realiza una adaptación de estos a juego entre dos personas para mayor comprensión y claridad de estos algoritmos. Abstract: Quantum computing is a field that is currently under development. It aims to change the world of computing from its simplest concept, the bit. It has been observed that quantum computers, the great invention of this field, can reduce the complexity of certain algorithms, thus obtaining an improvement over today's computers, also known as classical computers. First, we give a short historical introduction to particle physics, which will lay the scientific foundations on which quantum computing was born. We detail many of the basic elements of the world of quantum computing, such as qubits or quantum logic gates, as well as the most complex and relevant concepts such as quantum entanglement. Once we have described the most important concepts of this field, we will proceed to the theoretical introduction of two tests based on Bell's test: the CHSH test and Hidden Matching. The Bell test is a famous test that proposes an experiment in which two entangled particles are measured and it is verified by means of certain measurements that the quantum mechanical model is the model that best describes the nature of these particles. We will also explore the current technologies and tools that exist to develop programs that can be run on real and powerful quantum computers such as those developed by some of the most influential companies in this field such as IBM, Google, or Microsoft. Special emphasis is placed on the technology and tools provided by IBM. Finally, we disuse each of the experiments carried out based on the CHSH and Hidden Matching problems. In addition to describing in detail the logic and algorithms behind the implementation of each of the programs, we carry out an adaptation of these programs to a game between two people for greater understanding and clarity of these algorithms.

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Item ID: 69234
DC Identifier: https://oa.upm.es/69234/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:69234
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 09 Dec 2021 20:00
Last Modified: 11 Mar 2022 23:30
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