📘Computación Cuántica Conceptos Básicos
in Desarrollo y ProgramaciónWhat you will learn?
Aprenderás a implementar una puerta Hadamard en u Qubit
Aprenderás a simular el algortimo de Grover
Aprenderás el uso de Python sino lo conoces
About this course
La computación cuántica es una disciplina revolucionaria que utiliza principios de la mecánica cuántica para procesar información de manera radicalmente diferente a la computación clásica.
La computación cuántica es una disciplina revolucionaria que utiliza principios de la mecánica cuántica para procesar información de manera radicalmente diferente a la computación clásica. Este curso proporciona una introducción sólida a los conceptos fundamentales de la computación cuántica, desde los principios básicos de la mecánica cuántica hasta la implementación práctica de algoritmos cuánticos. Resumen del Curso: Tema 1: Introducción a la Computación Cuántica 1.1 Fundamentos de la Física Cuántica:
- Exploración de la mecánica cuántica, dualidad onda-partícula y superposición.
- Entendimiento de estados cuánticos y probabilidades asociadas.
1.2 Bits Clásicos vs. Qubits:
- Comparación detallada entre bits clásicos y qubits.
- Estudio de la superposición y coherencia cuántica.
Tema 2: Puertas Cuánticas y Circuitos Cuánticos 2.1 Puertas Cuánticas Básicas:
- Descripción de puertas cuánticas fundamentales: X, Y, Z, Hadamard.
- Aplicaciones prácticas en la manipulación de qubits.
2.2 Circuitos Cuánticos:
- Construcción de circuitos cuánticos simples y comprensión de su funcionamiento.
- Papel de los qubits de control y objetivos en la construcción de circuitos.
Tema 3: Algoritmos Cuánticos 3.1 Algoritmo de Deutsch-Jozsa:
- Resolución cuántica de problemas específicos.
- Comprender el papel de las compuertas oráculo.
3.2 Algoritmo de Shor:
- Descomposición cuántica de números enteros y su relevancia en criptografía.
- Aplicaciones prácticas en la factorización de números grandes.
Tema 4: Aplicaciones y Desafíos 4.1 Aplicaciones Potenciales:
- Exploración de aplicaciones prácticas como búsqueda cuántica, simulación y optimización.
- Impacto en campos como la investigación científica y la optimización de procesos.
4.2 Desafíos Actuales y Futuros:
- Comprensión de desafíos como el error cuántico y la corrección de errores.
- Exploración de desarrollos en hardware cuántico y su impacto potencial.
Tema 5: Recursos Adicionales 5.1 Herramientas y Plataformas Cuánticas:
- Introducción a entornos de desarrollo cuántico.
- Ejercicios prácticos utilizando simuladores cuánticos.
5.2 Comunidad y Avances Recientes:
- Recursos en línea y comunidades para aprendizaje continuo.
- Discusión sobre los últimos avances en investigación y tecnología cuántica.
Este curso proporciona una base sólida para aquellos que desean adentrarse en la computación cuántica, desde conceptos básicos hasta aplicaciones avanzadas y desafíos actuales. Se alienta la participación activa a través de ejercicios prácticos y proyectos finales para consolidar el aprendizaje. ¡Prepárate para explorar el emocionante mundo de la computación cuántica!
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Requirements
Acceso a internet
Navegador web actualizado
App disponible sólo en Google Play
Prerequisites
FAQ
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En esta lección, exploraremos los conceptos fundamentales que definen la mecánica cuántica y que forman la base de la computación cuántica.
La superposición cuántica es uno de los conceptos más intrigantes y fundamentales en la mecánica cuántica.
En esta lección, exploraremos las puertas cuánticas fundamentales, que son los bloques básicos de construcción para manipular qubits en los circuitos cuánticos.
Es esencial para la computación cuántica.
El algoritmo de Deutsch-Jozsa fue uno de los primeros en demostrar la superioridad de los ordenadores cuánticos sobre los clásicos para ciertos problemas específicos.
El algoritmo de Shor es revolucionario porque resuelve el problema de factorización de números enteros grandes de manera exponencialmente más rápida que los métodos clásicos.
En esta lección, exploraremos las aplicaciones prácticas de la computación cuántica en diversos campos y los desafíos que enfrenta este paradigma emergente
La computación cuántica está preparada para revolucionar sectores clave como la investigación científica, la optimización y la simulación, resolviendo problemas imposibles para las computadoras clásicas.
En esta lección, exploraremos los entornos de desarrollo cuántico más utilizados en la actualidad y aprenderemos cómo realizar ejercicios prácticos utilizando simuladores cuánticos. Estos entornos permiten a los desarrolladores experimentar y programar algoritmos cuánticos, incluso sin acceso a un hardware cuántico real.
Ejercicios Prácticos Utilizando Simuladores Cuánticos
Ejercicio 1: Implementación de una Puerta Hadamard en un Qubit
Plataforma: Qiskit
1. Crear un circuito cuántico con un qubit.
2. Aplicar una puerta Hadamard al qubit.
3. Medir el qubit para observar la superposición.
Desarrollar el código en Python y adjuntarlo.
Ejercicio 2: Simulación del Algoritmo de Grover
Plataforma: Google Cirq
1. Definir un oráculo cuántico que identifique un estado específico.
2. Aplicar el algoritmo de Grover para buscar el estado marcado.
Desarrollar el código en Python y adjuntarlo.
La computación cuántica está en constante evolución, con avances frecuentes en investigación, tecnología y aplicaciones. Para mantenerse al día, es crucial conectarse con la comunidad global de computación cuántica y aprovechar los recursos en línea disponibles. Esta lección explora cómo acceder a estas comunidades y mantenerse informado sobre los desarrollos más recientes.
El proyecto final tiene como objetivo consolidar los conceptos aprendidos durante el curso mediante el desarrollo de un programa en Python que simule operaciones básicas con qubits y puertas cuánticas. El archivo resultante deberá llamarse "Qubit2025.py".
El proyecto consiste en crear un simulador de puertas cuánticas que:
1. Permita representar el estado inicial de un qubit.
2. Implemente las puertas cuánticas fundamentales (X, Z, Hadamard, etc.).
3. Visualice los estados antes y después de aplicar cada puerta cuántica.
4. Opcional: Implemente una funcionalidad que simule un circuito cuántico simple utilizando varias puertas.
Pautas de Desarrollo
Estructura Básica del Código
El archivo debe estar estructurado en funciones para garantizar un código claro y modular.
Incluir una función principal (main) para ejecutar las operaciones básicas.
Especificaciones Técnicas
Representar el estado de un qubit como un vector de amplitudes complejo ([a, b] donde |a|² + |b|² = 1).
Implementar las puertas cuánticas:
Puerta X (NOT): Invierte los estados |0⟩ y |1⟩.
Puerta Z: Cambia el signo del estado |1⟩.
Hadamard (H): Coloca al qubit en un estado de superposición.
Interfaz del Usuario
Permitir al usuario ingresar el estado inicial del qubit (por ejemplo, [1, 0] para |0⟩).
Solicitar al usuario elegir la puerta cuántica a aplicar.
Mostrar el estado resultante del qubit después de aplicar la puerta.
Validación y Mensajes de Error
Asegurarse de que el vector ingresado es válido (suma de los cuadrados de las amplitudes = 1).
Proporcionar mensajes claros en caso de errores de entrada o cálculos.
Entrega
Los estudiantes deben enviar un archivo llamado "Qubit2025.py" con:
Código bien comentado.
Ejemplos de uso en la función principal (main).
Opcional: Incluir un documento (README.md) explicando cómo ejecutar el programa y describiendo su funcionamiento.
Y por último facilitar el enlace de tu cuenta Github.com/TU-USUARIO/ y así poder realizar el seguimiento.
Criterios de Evaluación
Correctitud del Código (40%): La implementación debe realizar correctamente las operaciones cuánticas solicitadas.
Modularidad y Organización (20%): El código debe estar estructurado en funciones y seguir buenas prácticas de programación.
Interfaz de Usuario (20%): El programa debe ser intuitivo y manejar errores de entrada adecuadamente.
Creatividad y Extensiones (20%): Opcional: Se valorará la implementación de circuitos cuánticos simples o extensiones adicionales como simulación de múltiples qubits.
Ejemplo de flujo del programa:
1. El programa solicita al usuario ingresar el estado inicial del qubit:
Entrada: [1, 0] (representa |0⟩).
2. Solicita al usuario elegir una puerta cuántica:
Opción: Hadamard.
3. Aplica la puerta Hadamard al qubit y muestra el estado resultante:
Salida: [0.707, 0.707] (estado de superposición |+⟩).
4. Permite al usuario aplicar más puertas o salir del programa.
