Para responder la primera parte de su pregunta, en primer lugar, para obtener una idea básica sobre la computación cuántica, debe estar familiarizado con los conceptos de física cuántica, matemáticas y también los conceptos de la informática clásica, como algoritmos y estructuras de datos, porque Se utilizarán muchos conceptos de física cuántica y matemáticas (como álgebra lineal, teoría de grupos, etc.) cuando comience a estudiar computación cuántica y al diseñar algoritmos cuánticos, debe conocer los conceptos de algoritmos y estructuras de datos como (Big-O, Big-omega, Big-theta notations, etc.) para analizar la complejidad temporal, la complejidad espacial de esos algoritmos cuánticos.
Cualquier algoritmo cuántico se divide en dos partes:
- ¿Por qué representamos los estados de un qubit como vectores?
- La teoría del campo cuántico no es local, pero la mecánica cuántica estándar sí lo es. ¿Son lógicamente imposibles de esta manera?
- ¿Por qué los aislantes topológicos pueden ser útiles para las computadoras cuánticas?
- ¿Alguien realmente usa criptografía basada en celosía?
- ¿Es una computadora cuántica esencialmente un tipo de sistema de procesamiento 'colmena' distribuido, que divide los problemas en partes que se resuelven simultáneamente?
- Parte clásica, que hará el cálculo, que también se puede hacer en una computadora clásica normal.
- Parte cuántica, para lo cual necesitamos un procesador cuántico.
“La computación cuántica es una aplicación de cómo puedes usar algunos de los fenómenos de la física cuántica como la superposición, la tunelización cuántica, el entrelazamiento cuántico, los versículos múltiples, etc. en el procesamiento de la información”.
Entonces, para aprender los conceptos básicos de la computación cuántica, hay un buen curso de edX, enseñado por Umesh V. Vazirani.
Si desea aprender a través de libros o revistas académicas, puede ir a través del siguiente enlace:
Requisitos previos para que un principiante comience a aprender Quantum Computing. • r / QuantumComputing
Para obtener más información sobre la computación cuántica y cómo va a afectar nuestro futuro, puede ver algunas de las charlas interesantes en YouTube.
Computación cuántica – YouTube
Ahora, para responder a la segunda parte de su consulta, es qué tipo de computadoras cuánticas de problemas del mundo real podrán resolver y qué aplicaciones hay.
La respuesta es “No sabemos”.
Pero hay un conjunto de problemas en las clases de complejidad computacional en las que las computadoras cuánticas pueden resolver de manera más eficiente en comparación con las computadoras clásicas, como problemas de factorización prima, problemas de búsqueda.
Generalmente los problemas que pertenecen a la clase BQP , en la teoría de la complejidad de la computación.
Se dice que: “Si las computadoras cuánticas están disponibles en el futuro, entonces la criptografía de clave pública no existe”.
Por ejemplo: el algoritmo de Shor (ejemplo de algoritmo cuántico) que puede encontrar la factorización prima de cualquier número de N dígitos en [matemática] O (M) ^ 3 [/ matemática], donde M es el número de bits en los que N está representado (Algoritmo de Shor – Wikipedia). Pero en la computadora clásica, el algoritmo más conocido para hacer la misma tarea conocida como “Tamiz de campo de número general (GNFS)” resuelve el problema en un tiempo sub-exponencial.
Para más información verifique: Factorización de enteros – Wikipedia
Las computadoras cuánticas no resuelven todos los problemas de manera eficiente, y actualmente los científicos informáticos cuánticos no saben qué otro tipo de problemas puede resolver una computadora cuántica.
El famoso físico Richard Feynman dijo una vez que, si crees que puedes entender la mecánica cuántica, significa que no puedes.
Mi opinión personal sobre el futuro de la computación cuántica desde el punto de vista empresarial es que:
Si de alguna manera en el futuro (que está muy lejos), si alguien genio puede implementar procesadores cuánticos en los dispositivos móviles o puede desarrollar lo que se conocerá como “Computadoras personales cuánticas”, entonces será un gran avance en El mundo de la informática y la humanidad.
Referencias
- “THE TALK”: Mi dibujo animado de computación cuántica con Zach Weinersmith
- Un análisis de complejidad del algoritmo de factorización cuántica de Shor
- http://pin.it/4PCiaYB (Fuente de la infografía anterior de Intel)
- Quantum Computing (puede ver el tablero mío de Quantum Computing en Pinterest para obtener más información).
- Los límites de las computadoras cuánticas: Scientific American
