192 fcb cuantica

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Text of 192 fcb cuantica

  • Introduccin a lainformacin cuntica

    Juan Jos Garca Ripoll

    Instituto de Fsica Fundamental

  • CSID CSI:CCSI:C

  • www.csic.es

  • http://quinfog.iff.csic.es

    Brewing the best quantum information since 2005...

    Tres investigadores de plantilla,6 doctorandos, 1 postdoc Marie Curie

  • www.quantiki.org

  • IDEAS

    quBIT

    MedidaEntrelazamiento

    Superposicin

    CriptografaComunicacin

    Implementaciones

    Unitaria

  • ESQUEMA

    Informacin

    Criptografa

    Computacin Cuntica

    Implementaciones

    Circuitos cunticos

  • INFORMACIN

  • INFORMACIN

    0 1

  • INFORMACIN

    = 4 = 1

    = EOT

    = A

  • INFORMACIN & FSICA

    La informacin es el soporte y sus estados.

    El soporte es fsico. La informacin es fsica La fsica es informacin.

  • COMPUTACIN

    1937

  • COMPUTACIN Elemento de computacin

    bsico, puerta NAND

    NAND

    A B C0 0 10 1 11 0 11 1 0

  • TRANSISTOR

  • CIRCUITOS INTEGRADOS19691969

    2003

  • LEY DE MOORE

  • NANOCIRCUITOS

    Pocos tomos

  • TUNEL CUNTICO

  • ONDAS

  • INCERTIDUMBRE

    100%

    50% 50%

    ARRIBA

    ABAJO

    Los estados cunticos se defnen a partir de distribuciones de probabilidad.

  • ORDENADORES

  • ORDENADORES

    Tratamos a nuestros dispositivos cunticos como objetos clsicos.

  • MecnicaMecnicaCunticaCunticaMecnicaMecnicaCunticaCuntica

    ComputacinComputacinCunticaCuntica

    ComputacinComputacinCunticaCuntica

    SimulacinCuntica

    SimulacinCuntica

    ComunicacinCuntica

    ComunicacinCuntica

    CriptografaCuntica

    CriptografaCuntica

    ModelosModelosde circuitosde circuitosModelosModelos

    de circuitosde circuitosComputacin

    topolgicaComputacin

    topolgicaComputacinadiabtica

    Computacinadiabtica

    Computacincon medidasComputacincon medidas

  • Informacin cuntica

  • QUBIT Un sistema con dos estados

    disponibles, 0 y 1 Se pueden crear los estados

    puros y superposicin

    + =12

    0 + 12

    1

    0

    +

    1

    =120 1

    21

    12

    12

    =12=50 %

  • FOTONES

  • FOTONES

    Vertical Horizontal

    Izquierda Derecha

  • FOTONES

    = 12

    = 12

    + 12

    12

    Superposicin cuntica

  • MEDIDA

    VH

    Proyeccin &

    Aleatoriedad

  • QM CHURCH Quantum phenomena do

    not occur in a Hilbert space, they occur in a laboratory.

    Quantum theory needs no Quantum theory needs no 'interpretation'. 'interpretation'.

    Unperformed experiments have no results.

    Never underestimate the ingenuity of experimental physicists.

  • INDETERMINACIN

    VH

    VH

    Medidas en una base no sirven para distinguirestados creados en otra base

  • Criptografa cuntica

  • CRIPTOGRAFA

  • CRIPTOGRAFA

  • CRIPTOGRAFA

  • CLAVE PRIVADA

    1 0 1 1 1 0 0 1 10 1 0 10 1 ...

    1 0 1 0 1 0 1 1 10 1 0 10 1 ...

    1 0 1 1 1 0 0 1 10 1 0 10 1 ...

    1 0 1 0 1 0 1 1 10 1 0 10 1 ...

    0 0 1 1 0 0 1 0 00 0 0 10 0 ...

    0 0 1 1 0 0 1 0 00 0 0 10 0 ...

    0 0 1 1 0 0 1 0 00 0 0 10 0 ...

    Mensaje

    Q Key

    Transmisin

  • CRIPTOGRAFA

    ???

    Base A Base B

    Valor 0

    Valor 1

    Medida A

    Medida B

    ???

  • CRIPTOGRAFA Angela escoge una base

    (A/B) y un valor (0/1) aleatoriamente.

    Sarko escoge una base (A/B) aleatoriamente

    El fotn se enva y mide. Se repite muchas veces. A y S comunican las bases. Se guardan los bits slo

    cuyas bases coinciden.

  • CRIPTOGRAFA

    Base A

    Base S.

    Emitido

    Recibido

    OK?

    A A 1 1 A B 0 1 B A 1 0 A A 1 1 B A 0 0 B B 0 0 B A 1 0 A A 1 1 B A 0 0

  • SEGURIDAD

    ??? ???

    ??? ???

    Cualquier medida destruye el estado original.

    A y S reciben bits descorrelacionados: ruido blanco.

  • DISPOSITIVOS

  • DISPOSITIVOS

  • Entrelazamiento

  • CORRELACIONES

  • PARES DE FOTONES

    BBO

    Parametric down conversion =

    doblado de fotones

  • POLARIZACIN

    V H

  • ENTRELAZAMIENTO

    V H

  • ENTRELAZAMIENTOV H

    12

    12

    12

    12

  • CRIPTOGRAFA

    Medida A

    Medida B

    ????????????

    Medida A

    Medida B

  • CRIPTOGRAFA

    Base A Base S Bit A Bit B OK?

    A A 1 0 A B 0 1 B A 1 0 A A 0 1 B A 0 0 B B 0 1 B A 1 0 A A 1 0 B A 0 0

  • ACCIN A DISTANCIA?

    ????????????

    Correlaciones mayores que clsicamente: independientes de la base.

    Influencia mutua?Se hablan los fotones?

  • NO!

    100.000 c ???

  • Computacin

  • PROBABILISTAPROBABILISTA==

    IMPRECISO?IMPRECISO?

  • ALGORITMOS

    00

    00

    00

    00

    Qubits Operaciones Medidas

  • POTENCIAL

    =c00000000 +c00010001 ++c11111111

    Paralelismo implcito

    Complejidad exponencial

  • ALGORITMOS Determinar si una funcin

    de varias variables est balanceada

    O bien es constante O emite el mismo

    nmero de 0 y 1

    Clsicamente necesitamos hasta 2N/2 operaciones

    Cunticamente, slo 3 pasos.

    00 00 00 11

    HH HH HH HH

    U f

    HH HH HH HH

  • PARALELISMO

    00 00 00 11

    HH HH HH HH

    1N

    0000 +

    1N

    0001 +

    1N

    1111

    Con una sola operacin, preparamos todos los nmeros posibles

  • PARALELISMO

    00 00 00 11

    HH HH HH HH

    U fa bc z 1

    a bc z f (a ,b , c z)

    El testigo extrae informacin sobre todos los clculos posibles.

  • PARALELISMO

    00 00 00 11

    HH HH HH HH

    U f

    HH HH HH HH

    Al fnal el resultado en el testigo es

    1 = la funcin es par0 = la funcin es constante

  • ALGORITMO DE SHOR

  • ALGORITMO DE SHOR

  • ALGORITMO DE SHOR

  • Implementaciones

  • 101 100 1000 1025

    OTROS QUBITS

  • IONES

  • IONES

    1 1 1 1 10 0

  • Pulsar aqu:

    http://www.youtube.com/watch?v=OECq7epKHLE

    http://www.youtube.com/watch?v=OECq7epKHLE

  • OPERACIONES

    00

    00

    00

    00

    Qubits Operaciones Medidas

  • TOMOS FROS

  • Pulsar aqu:

    http://greiner.physics.harvard.edu/Videos/hopping.mpeg

    http://greiner.physics.harvard.edu/Videos/hopping.mpeg

  • CONTROL

  • CIRCUITOS

    Qubit de carga Qubit de flujo

  • CIRCUITOS

    Guas de onda Transportan fotones de

    microondas. Permiten a los qubits

    interactuar entre s.

  • CIRCUITOS

  • Simulaciones clsicas

  • SIMULACIN CLSICA

    ab z cab za b

    ca b z=F (Aa , Ab ,Az)

    Exponentially large vector of numbers

    ab z cab za b

    N times some complex object A

  • SIMULACIN CUNTICA

    Simulate some quantum mechanical systemquantum mechanical system with the same components of a quantum computer.quantum computer.

  • ???

    Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22Slide 23Slide 24Slide 25Slide 26Slide 27Slide 28Slide 29Slide 30Slide 31Slide 32Slide 33Slide 34Slide 35Slide 36Slide 37Slide 38Slide 39Slide 40Slide 41Slide 42Slide 43Slide 44Slide 45Slide 46Slide 47Slide 48Slide 49Slide 50Slide 51Slide 52Slide 53Slide 54Slide 55Slide 56Slide 57Slide 58Slide 59Slide 60Slide 61Slide 62Slide 63Slide 64Slide 65Slide 66Slide 67Slide 68Slide 69Slide 70Slide 71Slide 72Slide 73Slide 74Slide 75Slide 76Slide 77Slide 78Slide 79Slide 80Slide 81Slide 82Slide 83Slide 84Slide 85