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https://github.com/shockz-offsec/computacion-cuantica
Introducción a la computación cuántica con Qiskit en dispositivos reales de computación cuántica proporcionados por IBM Quantum
https://github.com/shockz-offsec/computacion-cuantica
ibm jupyter-notebook programming python qiskit qiskit-tutorial quantum quantum-computing script
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Introducción a la computación cuántica con Qiskit en dispositivos reales de computación cuántica proporcionados por IBM Quantum
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/shockz-offsec/computacion-cuantica
- Owner: shockz-offsec
- License: gpl-3.0
- Created: 2022-06-13T16:31:38.000Z (over 2 years ago)
- Default Branch: main
- Last Pushed: 2023-04-14T11:52:55.000Z (over 1 year ago)
- Last Synced: 2024-11-09T20:40:23.529Z (2 months ago)
- Topics: ibm, jupyter-notebook, programming, python, qiskit, qiskit-tutorial, quantum, quantum-computing, script
- Language: Jupyter Notebook
- Homepage:
- Size: 46.9 KB
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- Readme: README.md
- License: LICENSE
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# ¿Qué es un Qubit?
Qubit o Quantum Bit es la unidad de información cuántica, análoga al 'bit' en la computación clásica. Para diferenciar entre un bit clásico y un qubit, se utiliza la notación de Dirac (notación de ket). Entonces, los qubits se representan como **|0〉** y **|1〉** y, a menudo, se leen como 'estado cero' y 'un estado'.
Un bit clásico puede tomar 2 valores: 0 o 1, mientras que un cúbit se representa mediante un vector de estado, además de poder tener estado cero y un estado puede tener ambos al mismo tiempo gracias a la propiedad de superposición.
# Superposición y el gato de Schrodinger
Para conceptualizar lo que implica la superposición cuántica frecuentemente se recurre a la historia del gato de Schrodinger, la cual consiste en:
Hay un gato en una caja cerrada junto con una botella de veneno; Hay un martillo unido a una sustancia radiactiva, que tiene una probabilidad p de descomponerse en una hora. La configuración experimental se deja en reposo durante una hora.
¿Murió el gato cuando la sustancia radiactiva se descompuso, el martillo cayó sobre la botella de veneno rompiéndola o el gato sigue vivo porque la botella de veneno está intacta?
A menos que abramos la caja cerrada después de que haya transcurrido el tiempo experimental de una hora, ¡no hay forma de que podamos saber si el gato está vivo o muerto!
# Entrelazamiento
El entrelazamiento es un fenómeno físico que se produce cuando dos partículas están conectadas al punto que lo que sucede con una inmediatamente afecta a la otra, sin importar cuan grande sea la distancia entre ellas. El entrelazamiento es reproducido en laboratorios, aunque aún no se comprende cómo se produce.
Uno de los qubits más utilizados son los giros de fotones . Un fotón puede girar hacia arriba (un estado) o hacia abajo (estados cero). Si tenemos dos fotones entrelazados, entonces deben tener giros opuestos, si uno está arriba, el otro debe estar abajo.
# Puertas Cuánticas
### Puerta de identidad:
Una puerta de identidad es una puerta de un solo qubit que conserva el estado del qubit. Es similar a los búferes en la computación clásica que usamos para mantener los valores de los bits que se usarán para cálculos posteriores cuando hay un retraso en el circuito.
### Puerta NOT
Si el estado del qubit de control es **|0〉** , entonces el estado del qubit entrante no se modifica
Si el estado del qubit controlador es **|1〉** , entonces el estado del qubit entrante se invierte .
### Puerta NOT Controlada
Invierte los valores en base al estado del qubit de control
### Puerta Hadamard
Hadamard es una puerta de un qubit muy apropiada para generar superposición equiprobable, donde no se favorece ninguno de los estados básicos.
En general, cuando se comienza a construir un algoritmo cuántico, se establece un conjunto de qubits de inicialización en estado cero, pero se prepara el circuito para introducir los estados en superposición equiprobables con Hadamard.
# Requisitos
Podemos emplear el propio compositos de qiskit el cual permite crear circuitos sin escribir código en https://quantum-computing.ibm.com/composer
o mediante código, para este último caso:
Debemos instalar la libreria de Qiskit y matplotlib para visualizar gráficos.
Además debemos crear una cuenta en https://quantum-computing.ibm.com/login, ir a "My Account" y copiar el API Token para poder acceder a los dispositivos de IBM Quantum
# Creación de un circuito cuántico que obtenga las probabilidades de que se obtenga 00 o 11
# Consultar Notebook
## Versión en simulador
Este código pone un qubit en superposición en un dispositivo real de computación cuántica.
Para ello y por orden:
- Creamos un circuito cuántico que actúe sobre el registro
- Añadimos una puerta Hadamard para inducir la superposición
- Añadimos una puerta NOT Controlada cuyo qubit de control es 0 y el objetivo es 1
- Asignamos una medición cuántica a los bits clásicos, el primer argumento indexa los qubits, el segundo los bits clásicos. El resultado de la medición del enésimo qubit se almacenará en el enésimo bit clásico.
- Empleamos el simulador "qasm_simulator"
- Ejecutamos el circuito para 100.000 veces
- Obtenemos y mostramos tanto el circuito como un grafico en base a las probabilidades obtendidas.
## Demostración del circuito en el compositor de IBM
## Versión en hardware real
En este caso el provider va a ser "ibm-q" y el sistema que usaré será "ibmq_santiago"
En trabajo se encolará como se ve a continuación desde el dashboard de IBMQ
Y para mi caso se obtuvieron estos resultados:
**Consultar código "basic_circuit_real_hardware"**