Cronología de la computación cuántica

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La idea de la computación cuántica fue propuesta de forma independiente por Yuri Manin y Richard Feynman a principios de la década de 1980. Desde entonces, se ha realizado un tremendo trabajo para construir una computadora cuántica que funcione.

1960

• 1968 - Steven Wiesner desarrolló la codificación conjugada [1] .

1970

• 1970 - James Park formuló el primer teorema de exclusión conocido [2] .

• 1973  - Alexander Holevo publicó un artículo en el que demostró que n qubits no pueden transportar más información que la misma cantidad de bits clásicos (este resultado se conoce como el teorema de Holevo o la restricción de Holevo ). En el mismo año, Charles H. Bennet mostró la reversibilidad de la computación cuántica.

• 1975  - R. P. Poplavsky publica "Modelos termodinámicos de procesos de información" (en ruso), donde muestra la imposibilidad computacional de simular sistemas cuánticos en computadoras clásicas debido al principio de superposición.

• 1976  : el físico y matemático polaco Roman Stanisław Ingarden publica un artículo titulado "Teoría de la información cuántica" en Reports on Mathematical Physics vol. 10, 43-72, 1976 (obtenido en 1975). Este es uno de los primeros intentos de crear una teoría cuántica de la información , ya que Shannon demostró que la teoría clásicano puede generalizarse simplemente al caso cuántico. Sin embargo, tal teoría puede construirse de tal manera que sea una cierta generalización de la teoría de Shannon, teniendo en cuenta el formalismo de la mecánica cuántica y los sistemas abiertos y los observables cuánticos.

1980

• 1980
  • Paul Benioff describe el primer modelo mecánico cuántico de una computadora. En este trabajo, Benioff demostró que una computadora podía funcionar de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, describiendo la descripción de las máquinas de Turing con la ecuación de Schrödinger, sentando las bases para futuros trabajos en el campo de la computación cuántica. El artículo [3] se presentó en junio de 1979 y se publicó en abril de 1980.
  • Yuri Manin propuso la idea de la computación cuántica [4] .
• 1981
  • Richard Feynman , en su famosa conferencia "Hay suficiente espacio allá abajo", en la Primera Conferencia sobre Física de la Computación celebrada en el MIT en mayo, señaló que es imposible modelar la evolución de un sistema cuántico de manera eficiente en una computadora clásica. Propuso un modelo básico para una computadora cuántica que sería capaz de tal simulación [5] .
  • Tommaso Toffoli presentó la puerta Toffoli , que es una puerta cuántica popularen la construcción de circuitos reversibles en computadoras cuánticas .
• mil novecientos ochenta y dos
  • Paul Benioff propuso el primer esquema teórico para el funcionamiento de una computadora cuántica [6] .
  • Wutters y Zurek [7] e, independientemente, Dieks [8] demostraron el teorema de no clonación .
• 1984  : Charles Bennett y Gilles Brassard propusieron el primer protocolo de distribución de claves cuánticas  : BB84 .
• 1985  - David Deutsch describió por primera vez la máquina cuántica de Turing .

1990

• 1991
  • Arthur Eckert , de la Universidad de Oxford, describió un sistema de comunicación seguro basado en el efecto del entrelazamiento cuántico .
• 1993
  • Dan Simon , de la Universidad de Montreal, inventó un método de cálculo de Oracle en el que una computadora cuántica es exponencialmente más rápida que una computadora convencional. Este algoritmo tocó primero las ideas principales que más tarde se incorporarían en el algoritmo de factorización cuántica de Peter Shor .
• 1994
  • Peter Shor , en Bell Labs , descubrió el importantísimo algoritmo cuántico que ahora lleva su nombre . Este algoritmo permite que las computadoras cuánticas factoricen rápidamente números enteros grandes. Este algoritmo resolvió simultáneamente dos problemas importantes: el problema de factorización de enteros y el problema del logaritmo discreto . Así, el Algoritmo de Shor permite teóricamente romper los criptosistemas actualmente en uso . Este descubrimiento despertó un gran interés en las computadoras cuánticas.
  • El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología organizó el primer seminario del gobierno de EE. UU. sobre computación cuántica en el otoño de 1994 en Gaithersburg .
  • Juan Ignacio Sirac y Peter Zoller propusieron un método para implementar experimentalmente un procedimiento de negación controlada basado en iones atrapados (para más información, consulte : Computadora cuántica de iones atrapados ).
• 1995
  • El Departamento de Defensa de EE. UU. organizó un importante seminario sobre computación cuántica y criptografía cuántica. El taller se llevó a cabo en febrero de 1995 en la Universidad de Arizona en Tucson y contó con la asistencia de varios físicos estadounidenses destacados (Charles M. Bowden, Jonathan P. Dowling y Henry O. Everitt).
  • Peter Shor y Andrew Stein propusieron de forma independiente el primer esquema de corrección de errores cuánticos.
  • Christopher Monroe y David Wineland fueron pioneros en el procedimiento de negación controlada basado en iones atrapados , siguiendo la técnica propuesta por Sirac y Zoller un año antes.
  • Ben Schumacher de Kenyon College acuñó el término q-bit ( qubit ) [9] . Los qubits están interconectados. 3 bits no relacionados (arbitrarios) contienen 3 bits de información, 3 bits relacionados (ordenados) contienen, además de 3 bits, también información sobre la conexión: el segundo está asociado con el primero y el tercero, el tercero - con el primero y el segundo , un total de 7.
• 1996
  • El algoritmo de búsqueda de la base de datos cuántica fue inventado por Love Grover en Bell Labs . El algoritmo de Grover le permite lograr un aumento cuadrático en la velocidad de los cálculos en comparación con una computadora convencional. Tal aumento en la velocidad no es tan dramático como en el caso del algoritmo de Shor para factorizar números, pero por otro lado, el algoritmo de Grover se puede aplicar a una gama mucho más amplia de problemas. Cualquier problema que pueda reducirse a un método de búsqueda no informado (búsqueda de fuerza bruta) también tendrá una ganancia de velocidad cuadrática. [diez]
  • David P. DiVincenzo de IBM ha propuesto una lista de los requisitos mínimos necesarios para construir una computadora cuántica.
• 1997
  • David Corey, Amr Fahmy y Timothy Havel, así como al mismo tiempo Neil Gershenfeld e Isaac Chang del MIT , publicaron artículos que describen por primera vez la posibilidad de implementar prácticamente una computadora cuántica basada en el efecto de resonancia de espín de volumen o conjuntos termales. Esta tecnología se basa en el fenómeno de la resonancia magnética nuclear (RMN), fenómeno que también ha encontrado aplicación en la medicina, dotando a la humanidad de dispositivos de imagen por resonancia magnética .
  • Aleksey Kitaev describió los principios de la computación cuántica topológica como un método para combatir la decoherencia.
  • Daniel Loss y David P. DiVincenzo propusieron una computadora cuántica Loss-DiVincenzo que usa el momento angular intrínseco de electrones individuales atrapados en puntos cuánticos como qubits .
• 1998
  • Primera demostración experimental de la ejecución del algoritmo cuántico: se utilizó una computadora cuántica de resonancia magnética nuclear (computadora NMR) de dos qubits para ejecutar el algoritmo cuántico Deutsch-Joji . [once]
  • La primera computadora NMR de tres qubits en funcionamiento.
  • Primera ejecución del algoritmo de Grover en una computadora de RMN.
• 1999
  • Samuel L. Brownstein y sus colegas han demostrado que en ningún experimento de RMN existe un estado mixto de entrelazamiento cuántico . Sin embargo, un estado mixto de entrelazamiento cuántico es una condición necesaria para la aceleración cuántica de la computación y, por lo tanto, era una prueba de que las computadoras de RMN no tienen ninguna ventaja sobre las computadoras convencionales. La cuestión de si un estado mixto de entrelazamiento cuántico es absolutamente necesario para lograr la aceleración de la computación cuántica sigue abierta.

2000

• 2000
  • La primera computadora NMR de cinco qubits en funcionamiento se demostró en la Universidad Técnica de Munich .
  • La primera ejecución de búsqueda de órdenes (que es una parte importante del algoritmo de Shor ) se demuestra en el Centro de Investigación de IBM y en la Universidad de Stanford .
  • La primera computadora de RMN de siete qubits en funcionamiento se demostró en el Laboratorio Nacional de Los Álamos
• 2001
  • La primera ejecución completa del algoritmo de Shor se demostró en el Centro de Investigación de IBM y en la Universidad de Stanford . El número 15 fue factorizado por una computadora cuántica utilizando una matriz de 1018 moléculas idénticas, cada una con siete espines nucleares activos .
• 2007
  • La empresa canadiense D-Wave Systems anunció la creación de una computadora cuántica especializada de 28 qubits sin especificar el problema a resolver [12] .
• 2009
  • Por primera vez, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (EE. UU.) logró ensamblar una computadora cuántica programable que consta de dos qubits [12] .

2010s

• 2011
  • D -Wave Systems vendió por $11 millones una computadora con un conjunto de chips de 128 qubits que realiza solo una tarea: optimización discreta [12] .
• 2012
  • Un grupo de investigadores de la Universidad del Sur de California , la Universidad Tecnológica de Delft , la Universidad de Iowa y la Universidad de California en Santa Bárbara lograron construir una computadora cuántica de dos qubits sobre un cristal de diamante dopado (desapareció el enfriamiento con helio líquido ) [ 12] .
  • D -Wave Systems anunció la creación de una computadora especializada de 512 qubits para resolver el problema de encontrar la forma tridimensional de una proteína a partir de una secuencia de aminoácidos conocida utilizando el método de recocido cuántico [12] .

• 2015
  • Espines nucleares ópticamente direccionables en sólidos con un tiempo de coherencia de 6 horas. [13]
  • La información cuántica fue codificada con simples impulsos eléctricos. [catorce]
  • Se ha escrito un código para detectar errores cuánticos utilizando una red cuadrada de cuatro qubits superconductores. [quince]
  • Se ha desarrollado una puerta lógica de silicio de dos qubits . [dieciséis]

• 2016
  • Google, utilizando una matriz de 9 qubits superconductores desarrollados por el grupo Martinis y la Universidad de California, Santa Bárbara , simuló una molécula de hidrógeno. [17]

• 2017
  • Microsoft ha introducido un lenguaje de programación cuántico integrado en Visual Studio . Los programas pueden ejecutarse en un simulador de computadora de 32 qubit localmente o en un simulador de computadora de 32 qubit en la nube de Microsoft Azure . [Dieciocho]
  • Los científicos han creado un microchip que genera dos qubits entrelazados, con 10 estados diferentes, para 100 mediciones en total. [19]
  • Intel ha desarrollado un chip de 17 qubits. [veinte]
• 2018
  • Intel ha desarrollado un chip de 49 qubits. [21]
  • El MIT ha descubierto una nueva forma de luz que consta de dos o tres fotones acoplados cuánticamente (basados ​​en polaritones ) que podrían usarse potencialmente en computadoras cuánticas. [22] [23]
• 2019
  • IBM presentó la primera computadora cuántica comercial del mundo, la IBM Q System One .

2020

• 2020
  • La computadora cuántica de fotones entrelazados de China, Jiuzhan , ha logrado la supremacía cuántica . En 200 segundos, se calculó con éxito un problema que le llevaría a la computadora clásica más rápida del mundo calcular más de quinientos millones de años [24] .
• 2021
  • Investigadores chinos han construido la red de comunicación cuántica integrada más grande del mundo mediante la combinación de más de 700 fibras ópticas con dos enlaces QKD de tierra a satélite para una distancia total entre los nodos de la red de hasta ~4600 km [25] [26] .
  • Investigadores del MIT han presentado un simulador cuántico programable capaz de operar con 256 qubits [27] .

Notas

1. ↑ Stephen Wiesner . Codificación conjugada. - 1983. - vol. 15.- Pág. 78-88.
2. ↑ El concepto de transición en la mecánica cuántica (1970)
3. ↑ Paul Benioff. La computadora como sistema físico: un modelo hamiltoniano mecánico cuántico microscópico de computadoras representado por máquinas de Turing  //  Journal of Statistical Physics. — 1980-05. — vol. 22 , edición. 5 . - pág. 563-591 . — ISSN 0022-4715 . -doi : 10.1007/ BF01011339 .
4. ↑ Manin Yu. I. Computable y no computable. - M . : Sov. Radio, 1980. - S. 15. - 128 p. - (Cibernética).
5. ↑ Simulación de física con computadoras Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 13 de septiembre de 2012. Archivado desde el original el 16 de junio de 2010. (indefinido) 
6. ↑ Benioff P. Modelos hamiltonianos mecánicos cuánticos de máquinas de turing  //  Journal of Statistical Physics : diario. - 1982. - vol. 29 , núm. 3 . - Pág. 515-546 . -doi : 10.1007/ BF01342185 . - .
7. ↑ Wootters WK, Zurek WH No se puede clonar un solo cuanto   // Naturaleza . - 1982. - vol. 299 , núm. 5886 . - Pág. 802-803 . -doi : 10.1038/ 299802a0 .
8. ↑ Dieks D. Comunicación por dispositivos EPR  //  Physics Letters A : diario. - 1982. - vol. 92 , núm. 6 _ - pág. 271-272 . - doi : 10.1016/0375-9601(82)90084-6 . - .
9. ↑ Benjamín Schumacher. Codificación cuántica  // Revisión física A. - 1995-04-01. - T. 51 , n. 4 . — S. 2738–2747 . -doi : 10.1103 / PhysRevA.51.2738 .
10. ↑ Lov K. Grover. Un algoritmo rápido de mecánica cuántica para la búsqueda en bases de datos  // Actas del vigésimo octavo simposio anual de ACM sobre teoría de la computación. - Nueva York, NY, EE. UU.: Asociación de Maquinaria Informática, 1996-07-01. — S. 212–219 . — ISBN 978-0-89791-785-8 . -doi : 10.1145/ 237814.237866 .
11. ↑ Isaac L. Chuang, Neil Gershenfeld, Mark Kubinec. Implementación Experimental de Búsqueda Cuántica Rápida  // Cartas de Revisión Física. - 1998-04-13. - T. 80 , núm. 15 _ — S. 3408–3411 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.80.3408 .
12. ↑ 1 2 3 4 5 Computadoras Ivanov AI Quantum: pasado, presente y futuro  // Seguridad de la información. Interior  : revista. - 2015. - Nº 2 . - S. 52-58 . — ISSN 2413-3582 . (Ruso)
13. ↑ 7 de enero de 2015 Nature (revista) Giros nucleares direccionables ópticamente en un sólido con un tiempo de coherencia de seis horas  (ing.)  : revista. — vol. 517 .
14. ↑ 13 de abril de 2015 Avance abre la puerta a computadoras cuánticas asequibles . Consultado el 16 de abril de 2015.
15. ↑ 29 de abril de 2015 Demostración de un código de detección de errores cuánticos utilizando una red cuadrada de cuatro qubits superconductores . Consultado el 1 de mayo de 2015.
16. ↑ 6 de octubre de 2015 Obstáculo crucial superado en computación cuántica . Consultado el 6 de octubre de 2015.
17. ↑ Simulación cuántica escalable de energías moleculares, P. J. J. O'Malley et al. física Rvdo. X 6, 031007 (18 de julio de 2016). Recuperado: 15 Agosto 2016. (indefinido)
18. ↑ Microsoft se prepara para la próxima ola de computación con el kit de herramientas de computación cuántica  . arstechnica.com . Recuperado: 5 de octubre de 2017.
19. ↑ Qudits: ¿El futuro real de la computación cuántica?  (Inglés) . Espectro IEEE . Recuperado: 29 junio 2017.
20. ↑ Intel entrega un chip superconductor de 17 Qubit con empaque avanzado a QuTech  . Sala de prensa de Intel . Consultado: 23 de octubre de 2017.
21. ↑ CES 2018: Intel avanza en computación cuántica y neuromórfica
22. ↑ Hignett, Katherine Physics crea una nueva forma de luz que podría impulsar la revolución informática cuántica . Newsweek (16 de febrero de 2018). Recuperado: 17 de febrero de 2018. (indefinido)
23. ↑ Liang, Qi-Yu et al. Observación de estados ligados de tres fotones en un medio cuántico no lineal  // Ciencia  :  revista. - 2018. - 16 febrero ( vol. 359 , no. 6377 ). - Pág. 783-786 . -doi : 10.1126 / ciencia.aao7293 .
24. ↑ La computadora cuántica basada en luz Jiuzhang logra la supremacía cuántica | noticias de ciencia
25. ↑ La primera  red de comunicación cuántica integrada del mundo , phys.org . Consultado el 11 de febrero de 2021.
26. ↑ Chen, Yu-Ao; Zhang, Qiang; Chen, Teng Yun; Cai, Wen-Qi; Liao, Sheng-Kai; Zhang, junio; Chen, Kai; Ying, Juan; Ren, Ji-Gang; Chen, Zhu; Han, Sheng-Long; Yu, Qing; Liang, Ken; Zhou, Fei; Yuan, Xiao; Zhao, Mei-Sheng; Wang, Tian-Yin; Jiang, Xiao; Zhang, Liang; Liu, Wei-Yue; Li, Yang; shen, qi; Cao, Yuan; Lu, Chao-Yang; Shu, Rong; Wang, Jian-Yu; li, li; Liu, Nai-Le; Xu, Feihu; Wang, Xiang-Bin; Peng, Cheng-Zhi; Pan, Jian-Wei (enero de 2021). “Una red integrada de comunicación cuántica espacio-tierra de más de 4.600 kilómetros” . naturaleza _ _ ]. 589 (7841): 214-219. DOI : 10.1038/s41586-020-03093-8 . ISSN  1476-4687 . IDPM  33408416 . S2CID  230812317 . Consultado el 11 de febrero de 2021 .
27. ↑ Físicos dirigidos por Harvard dan un gran paso en la carrera hacia la computación cuántica

Enlaces

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