En física, el término cuanto o cuantio (del latín Quantum, plural Quanta, que representa una cantidad de algo) denotaba en la física cuántica primitiva tanto el valor mínimo que puede tomar una determinada magnitud en un sistema físico, como la mínima variación posible de este parámetro al pasar de un estado discreto a otro. Una determinada magnitud está cuantizada según el valor de cuanto. Un ejemplo del modo en que algunas cantidades relevantes de un sistema físico están cuantizadas lo encontramos en el caso de la carga eléctrica de un cuerpo, que sólo puede tomar un valor que sea un múltiplo entero de la carga del electrón.
Un qubit o cubit (del inglés quantum bit, bit cuántico) es un sistema cuántico con dos estados propios y que puede ser manipulado arbitrariamente. Es decir, se trata de un sistema que sólo puede ser descrito correctamente mediante la mecánica cuántica, y en que solamente tiene dos estados bien distinguibles mediante medidas. También se entiende por qubit la información que contiene ese sistema cuántico de dos estados posibles. En esta acepción, el qubit es la unidad mínima y por lo tanto constitutiva de la teoría de la información cuántica. Es un concepto fundamental para la computación cuántica y para la criptografía cuántica. Es el análogo cuántico del bit en informática. Un qubit es difícil de conseguir, para que pueda funcionar tiene que mantener su estado cuántico y su coherencia cuántica. Para cumplir estas condiciones el qubit tiene que estar completamente aislado de todo, no puede ser influido ni por campos magnéticos, polvo, movimiento, nada. Si algo influye en el qubit este pierde su estado de coherencia y no puede funcionar, ahora para extraer información de él se necesita interactuar con él. Entonces la computación cuántica funciona de la siguiente manera: se da por ejemplo una operación para que el qubit lo calcule, se le aísla de todo y una vez el qubit resuelva la operación se interactúa con él y se obtiene el resultado. No antes porque sino el estado de superposición se rompe y se determina en un sólo estado.
La superposición o coherencia cuántica se da cuando un objeto "posee simultáneamente" dos o más valores de una cantidad observable (por ej. la posición o la energía de una partícula).
La superposición cuántica es un principio fundamental de la mecánica cuántica que sostiene que un sistema físico tal como un electrón, existe en parte en todos sus teóricos posibles estados (o la configuración de sus propiedades) de forma simultánea, pero, cuando se mide, da un resultado que corresponde a sólo una de las posibles configuraciones (como se describe en la interpretación de la mecánica cuántica).
El experimento de la doble rendija, es el más clásico sobre la coherencia cuántica.
Otro concepto fundamental para entender la computación cuántica es el entrelazamiento. Tal es así, que si en un ordenador cuántico, no se produce entrelazamiento, no hablamos de un ordenador cuántico "auténtico". Este es un fenómeno cuántico, en el cual los estados cuánticos de dos o más objetos se deben describir haciendo referencia a los estados cuánticos de todos los objetos del sistema, incluso si los objetos están separados espacialmente. Esto conlleva interacciones entre las propiedades físicas observables. Por ejemplo, es posible preparar (enlazar) dos partículas en un solo estado cuántico de forma que cuando se observa que una gira hacia arriba la otra siempre girará hacia abajo, pese a la imposibilidad de predecir, según los postulados de la mecánica cuántica, qué estado cuántico se observará.
La decoherencia cuántica es el término aceptado y utilizado en mecánica cuántica para explicar como un estado cuántico entrelazado puede dar lugar a un estado físico clásico (no entrelazado). Es decir, como un sistema físico, bajo ciertas condiciones específicas, deja de exhibir efectos cuánticos y pasa a exhibir un comportamiento típicamente clásico, sin los efectos típicos de la mecánica cuántica.
La trampa de iones, concepto propuesto por P.Zoller y J.I.Cirac, consiste en una cadena lineal de iones (es decir, átomos ó moléculas con carga eléctrica no nula) atrapados por una configuración conveniente de campos electromagnéticos, encerrados en un recipiente aislado de campos electromagnéticos espúreos (distintos de los que permiten atrapar a los iones), y en un ambiente de alto vacío para suprimir el choque de los iones con otros átomos sueltos.
Cada uno de los iones almacena un qubit de información, correspondiéndose los valores de 0 y 1 con dos órbitas distintas de uno de los electrones del ion correspondiente.Las operaciones lógicas entre distintos qubits se realizan enfocando luz láser sobre los iones lo que hace que cambien su órbita. Para leer el resultado se iluminan con luz de una determinada frecuencia todos los iones, y según en la órbita en la que se encuentre cada uno, emitirá luz o no, lo que permite conocer el valor del correspondiente qubit.
Fuentes
Cuanto
Comportamiento de los electrones
Qubit
Computación Cuántica
Ordenadores cuánticos
Definición de superposición cuántica
Superposición cuántica
Definición de decoherencia cuántica
Decoherencia cuántica
Decoherencia cuántica
Mecanica cuantica: el gato de Schrodinger
El ordenador cuántico
