ArticuloCientifico_MemoriaCuantica

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1 Universidad Técnica de Manabi 
 
 
 
 
Universidad Técnica de Manabi 
Ingeniería Civil 
Dinámica 
ARTICULO CIENTÍFICO – Memoria Cuántica 
 
Nombres: Solorzano Zambrano Pierina, Troya Pérez Tatiana, Vargas Intriago Kevin, Vélez Macias 
Anthony, Zambrano Andrade Lenin, Zambrano Mejía Anthony. 
Fecha: Diciembre 2020 
Profesor: Julio Palma Bravo 
2 Universidad Técnica de Manabi 
 
 
Articulo científico – Memoria 
Cuántica 
Solorzano Pierina, Troya Tatiana, Vargas Kevin, Vélez 
Anthony, Zambrano Lenin, Zambrano Anthony. Escuela 
de Ingeniería Civil 
Universidad Técnica de Manabi 
Portoviejo, Manabí, Ecuador. 
Resumen— El presente artículo presenta uno de los 
avances más actuales de la mecánica cuántica; la memoria 
cuántica. Se establece que se han hecho avances en la 
computación cuántica, pero aquello requiere de una 
explicación, y luego de una demostración para llegar a 
comprender este tema. 
 
Abstract— This article presents one of the most current 
advances in quantum mechanics; quantum memory. It is 
established that advances have been made in quantum 
computing, but that requires an explanation, and then a 
demonstration to understand this issue. 
 
Palabras Claves 
1. Teoría: sistema lógico- deductivo. 
2. Partículas: parte pequeña de la materia. 
 
I. INTRODUCCIÓN 
a memoria cuántica ha significado un gran avance 
dentro del campo de la mecánica cuántica, debido a 
que ha generado directamente un progreso en la 
computación y comunicaciones. Almacenar y transferir 
datos es clave para cualquier sistema informático y los 
sistemas de computación cuántica, que prometen una 
velocidad y una seguridad nunca antes vistas, no son una 
excepción. Sin embargo, este tipo de equipos aún están en 
el terreno de la teoría, aunque poco a poco los físicos van 
encontrando soluciones para aplicarlas a la práctica. La 
pregunta que los científicos ahora se afanan en responder 
es: ¿cómo transferir la información cuántica de un lugar a 
otro y hacer de la comunicación cuántica una realidad 
palpable?. (Mundo, 2020) 
Una de las vías que se están explorando es la creación de 
memorias cuánticas ópticas o cómo utilizar la luz como 
mapas de estados de partículas. Algo como usar las 
propiedades de la luz, “capturándola” en paquetes de 
información que se puedan enviar de un lugar a otro. 
(Mundo, 2020) 
Transportar la luz como si fuera un objeto sólido suena muy 
llamativo, pero el objetivo principal es poder “transportar 
la información que contiene la luz”, según le dice a BBC 
Mundo Patrick Windpassinger, físico de la Universidad de 
Mainz y líder de la investigación, que fue publicada en la 
revista especializada Physical. (Mundo, 2020) 
En todo esto, también influye la luz liquida como quinto 
estado de la materia, pues los científicos han demostrado, 
que, bajo condiciones especiales, puede comportarse como 
un líquido que fluye y ondula alrededor de los obstáculos 
que encuentra, como la corriente de un rio entre las piedras. 
(Serrano, 2018) 
La memoria cuántica al igual que en las arquitecturas 
actuales es un elemento arquitectural muy importante. Esta 
debe ser confiable, con este propósito Oskin et al, incluye 
una unidad especializada de “actualización” de cada banco 
de memoria. Una unidad especializada actualiza 
periódicamente los qubits lógicos individuales, ejecutando 
algoritmos de detección y corrección de errores. (Mundo, 
2020)
 
Ilustración 1 Los científicos creen que en el futuro podrían haber 
"pistas" que transporten luz. 
Desde la aparición de teorías que relacionan el 
aprovechamiento de las propiedades de la física cuántica 
en la computación el crecimiento de su estudio ha sido 
exponencial, convirtiéndose en uno de los retos más fuertes 
para ingeniería, sobre todo el campo de la arquitectura de 
computadoras. Fue en la década de los 80's cuando los 
físicos (Richard Feynman y Paul A. Benioff) postularon de 
forma independiente sus trabajos para que más adelante la 
universidad de Berkeley en California se proclamará como 
la pionera al traer a funcionamiento el primer ordenador 
cuántico que contaba con 2 Qubits (Unidad básica de 
información en computación cuántica). (T. S. Humble and 
E. P. DeBenedictis, 2019) 
En la computación cuántica, a diferencia de la computación 
actual donde cada bit puede estar en un estado discreto y 
alternativo a la vez, la unidad fundamental de 
almacenamiento es el bit cuántico (Qubits), que se 
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construye mediante partículas que tienen un 
comportamiento cuántico, donde cada bit cuántico puede 
tener múltiples estados simultáneamente en un instante 
determinado, así reduciendo el tiempo de ejecución de 
algunos algoritmos de miles de años a segundos. 
 
A. ARQUITECTURA DE UN COMPUTADOR 
CUÁNTICO 
Un computador cuántico tiene que ser construido 
utilizando muchos qubits, todos controlados 
individualmente y entrelazados entre ellos en una gran red 
para realizar los cálculos cuánticos. No todos los qubits se 
pueden entrelazar juntos; el entrelazamiento de qubits en 
una computadora cuántica requiere una conexión directa 
entre los qubits, que es una pieza importante de hardware. 
Estas conexiones no son simples’ cables, sino dispositivos 
como resonadores, las diferentes tecnologías para 
implementar qubits utilizan diferentes enfoques de 
entrelazamiento. 
Una arquitectura cuántica muy aceptada entre los 
investigadores y orientada a ser compatible con las actuales 
arquitecturas cuenta con memoria y una unidad de 
procesamiento aritmético-lógico y con elementos 
cuánticos. En la actualidad, el espacio que tiene que haber 
entre un qubit y otro tiene que ser de escasos nanómetros, 
ya que de lo contrario no se pueden entrelazar. Esto hace 
necesario que los demás componentes, como la electrónica 
de control y los dispositivos de lectura estén fabricados 
también a escala nanométrica. (T. S. Humble and E. P. 
DeBenedictis, 2019) 
 
B. PROBLEMAS DE LA COMPUTACIÓN 
CUÁNTICA 
 
Uno de los obstáculos principales para la computación 
cuántica es el problema de la decoherencia cuántica, esta 
causa la pérdida del carácter unitario de los pasos del 
algoritmo cuántico. Los tiempos de decoherencia para los 
sistemas candidatos, en particular el tiempo de relajación 
transversal (en la terminología usada en la tecnología de 
resonancia magnética nuclear e imaginería por resonancia 
magnética) está típicamente entre nanosegundos y 
segundos, a temperaturas bajas. 
 
Las tasas de error son típicamente proporcionales a la razón 
entre tiempo de operación frente a tiempo de decoherencia, 
de forma que cualquier operación debe ser completada en 
un tiempo mucho más corto que el tiempo de decoherencia. 
Si la tasa de error es lo bastante baja, es posible usar 
eficazmente la corrección de errores cuánticos, con lo cual 
sí serían posibles tiempos de cálculo más largos que el 
tiempo de decoherencia y, en principio, arbitrariamente 
largos. Se cita con frecuencia una tasa de error límite de 10-
4, por debajo de la cual se supone que sería posible la 
aplicación eficaz de la corrección de errores cuánticos (T. 
S. Humble and E. P. DeBenedictis, 2019) 
 
C. CAJAS DE ZAPATOS EN LA ESTIMACIÓN 
REALISTA DE RECURSOS CUÁNTICOS 
 
Se ha invertido una gran cantidad de investigación para 
descubrir cuántos qubits necesitará una computadora 
cuántica para ser más poderosa que la computadora clásica 
más poderosa. Las conexiones admitidas entre qubits 
dentro de un chip determinado determinan la cantidad de 
operaciones necesarias para ejecutar un algoritmo. El 
problema es muy similar a cómo se ejecutan los cálculos 
en las máquinas clásicas: si no todos los registros son 
direccionables desde un registro dado, o por una 
determinada instrucción, deben usarse algunas soluciones. 
Estas soluciones aumentan el tiempo necesario para 
ejecutarel cálculo. (Devitt, 2019) 
 
D. MAYORES DESAFÍOS PARA LA 
COMPUTACIÓN CUÁNTICA 
 
Sin el hardware necesario, los algoritmos estrictamente 
cuánticos corren el riesgo de quedar en la estacada, si no 
fuera por los simuladores y algoritmos cuánticos que se 
ejecutan en computadoras clásicas que continúan 
avanzando a un paso ligero. Para poner los desafíos de 
hardware en perspectiva, se necesita según: (Krupansky, 
2018) 
 
● Un número mucho mayor de qubits: decenas de miles, 
cientos de miles, incluso millones. Una red de 1,000 por 
1,000 es un millón de qubits, pero sigue siendo una 
cantidad bastante modesta de datos según los estándares 
actuales. 
Ilustración 2 Las computadoras cuánticas pueden ser 
muchísimo más poderosas que las computadoras 
convencionales. 
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● Mayor conectividad con muchas menos restricciones, si 
es que las hay. 
● Mucho menor tasa de error, así como mucha más 
coherencia y profundidad de circuito mucho mayor. 
● Verdadera tolerancia a fallas: corrección de errores, que 
requiere una redundancia significativa para cada qubit. 
● Mucho menor costo para el sistema completo. Los 
problemas selectivos de nicho pueden lograr soluciones 
adecuadas sin una fracción de esos avances necesarios, 
pero las computadoras cuánticas verdaderas, de propósito 
general, ampliamente utilizables y prácticas requerirán la 
mayoría de esos avances. 
Actualmente, no se está cerca de estar a punto de 
reemplazar todas o la mayoría de las computadoras clásicas 
con computadoras cuánticas, por lo que estamos viendo un 
futuro a mediano plazo con soluciones híbridas que 
mezclan y combinan la computación cuántica y la 
computación clásica según sea necesario y práctico. En 
esencia, las computadoras cuánticas serán coprocesadores 
en el futuro previsible. (Darwish) 
 
Por supuesto, algunos algoritmos simples no requieren 
conectividad completa, y esa puede ser la norma en un 
futuro muy cercano, pero se necesitará una conectividad 
mucho mayor para que la computación cuántica salga de la 
etapa de novedad y nicho en la que actualmente está 
profundamente arraigada. 
 
II. MATERIALES Y METODOS 
Uno de los principales autores del experimento es 
Windpassinger, después de una larga investigación y 
pruebas, se llevo a cabo el experimento de memoria 
cuántica, para ello Windpassinger y su equipo tomaron 
unas diminutas partículas de luz, llamadas fotones, y las 
empacaron dentro de una maleta hecha de átomos ultrafríos 
de rubidio-87. (Mundo, 2020) 
Las maletas de rubidio ofrecen una alta capacidad de 
almacenamiento durante un largo tiempo, a estas maletas 
se les llama “memorias cuánticas”, luego de esto, los 
investigadores hicieron uso de rayos laser para llevar la 
maleta de un lado al otro, haciendo una simulación como si 
esta fuera una cinta transportadora óptica. (Mundo, 2020) 
III. RESULTADOS 
 
Dentro del experimento se logro mover la maleta a una 
corta distancia y luego se volvió a sacar la luz, fue lo que 
explico Windpassinger. Todo esto ocurrió a una escala 
cuántica. En total, la maleta recorrió solo 1,2 milímetros 
sobre la cinta láser. (Mundo, 2020) 
 Basándonos en cada tema y en cada una de las 
investigaciones, sobre la memoria cuántica nos damos 
cuenta que en el mundo hay muchos científicos capaces de 
realizar experimentos que pueden llevar a la humanidad a 
otro nivel de comprensión científica, cada tema analizado 
es un mundo diferente al que estamos acostumbrados, la 
mayoría de personas en el mundo. 
En si la memoria cuántica viene a hacer un pequeño 
procesador de datos más eficaz que las propias 
computadoras este avance científico dado por Patrick 
Windpassinger, físico de la Universidad de Mainz de 
Alemania y líder del experimento, nos lleva a resultados 
que jamás se pensaron como el de transportar información 
mediante fotones cuánticos, más conocidos como luces 
prohibidas. 
Este artículo en resolución se buscó una manera más eficaz 
de entendimiento para las personas que en la actualidad no 
están relacionados con la física cuántica, o que son los 
fotones cuánticos, como perspectiva siempre se tuvo el 
interés de compartir información de fácil entendimiento. 
En la actualidad hay millones de artículos científicos 
capaces de compartir información muy breve y eficaz para 
el entendimiento de temas nuevos o conceptos más 
acertados a una investigación ya sea solo para compartir un 
avance o un experimento, etc. 
En conclusión, los experimentos y avances científicos, son 
de gran importancia para la comunidad científica, o ya sea 
para los investigadores de conceptos o temas que estaban 
fuera de toda comprensión humana. 
 
IV. DISCUCIÓN 
Si se analiza la explicación, se llega al punto en que se debe 
buscar el propósito de las computadoras cuánticas es 
aprovechar estas propiedades cuánticas de los qubits, 
porque son sistemas cuánticos que pueden ejecutar 
algoritmos cuánticos que utilizan superposición y 
entrelazamiento para proporcionar una potencia de 
Ilustración 3. La luz contiene valiosa información 
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procesamiento mucho mayor. Ahora la relación de estas 
con la memoria cuántica es que ayuda a la mejora de estas, 
llegando al punto de que toman un fotón y lo codifica con 
datos. 
A diferencia de los bits de datos informáticos que solo 
aparecen como ceros y unos, los qubits también pueden 
tener dos valores al mismo tiempo: es decir, un mismo bit 
puede ser cero y uno al mismo tiempo, lo que facilita su 
codificación. Los fotones son la unidad básica de las 
partículas en la fuerza electromagnética (como la luz o la 
electricidad) y tienen la ventaja de que pueden permanecer 
estables durante un largo período de tiempo y espacio. 
Del mismo modo, la propiedad (polarización) que codifica 
la información no es difícil de manipular y resolver. Pero 
para usar fotones, debe hacerse a pequeña escala; existe un 
dispositivo nuevo que se encarga de utilizar fotones para 
codificar información, la llamada memoria cuántica, se 
determina a esta memoria como el primer dispositivo de 
este tipo que se puede instalar en un chip junto con un 
instrumento nanométrico para detectar y enviar señales 
escritas en forma de qubits. 
Para finalizar; además, la nueva tecnología no solo logró 
proporcionar un tamaño adecuado para su aplicación real, 
sino que también pudo recuperar datos a pedido. Los 
investigadores avanzan hacia el objetivo de la 
comunicación cuántica: transmitir información cuántica a 
largas distancias. 
 
V. BIBLIOGRAFÍA 
Darwish, M. y. (s.f.). "Computación cuántica". EcuRed. 
Enciclopedia cubana. Obtenido de Ecured: 
https://www.ecured.cu/Computaci%C3%B3n_cu
%C3%A1ntica 
Devitt, P. a. (2019). "Really Small Shoe Boxes: On 
Realistic Resource Estimation" in Computer. 
Obtenido de 
https://www.computer.org/csdl/magazine/co/201
9/06/08728077/1axaEI8wmnm 
Krupansky, J. (2018). “The Greatest Challenges for 
Quantum Computing are hardware and 
algoriths”. Obtenido de 
https://medium.com/@jackkrupansky/the-
greatest-challenges-for-quantum-computing-are-
hardware 
Mundo, B. N. (12 de 11 de 2020). BBC. Obtenido de 
https://www.bbc.com/mundo/noticias-54883012 
Serrano, C. (27 de 07 de 2018). BBC. Obtenido de BBC 
News mundo: 
https://www.bbc.com/mundo/noticias-44976332 
T. S. Humble and E. P. DeBenedictis, ". R. (05 de 2019). 
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http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&a
rnumber=8728103&isnumber=8728