Implementación de un simulador de computador cuántico

Abstract

[ES] La computación cuántica es un área de investigación que estudia los algoritmos y sistemas que usan las propiedades de la física cuántica para solucionar problemas matemáticos complejos o costosos. La principal ventaja de los computadores cuánticos es la capacidad de los cúbits de mantener una superposición de ambos estados {0,1}. Gracias a esto, se consigue evaluar y guardar todas las posibles soluciones simultáneamente cuya consecuencia es una mejora exponencial al obtener los resultados. El trabajo consiste en desarrollar un simulador de computación cuántica que permite ejecutar circuitos cuánticos con varias puertas lógicas y varios cúbits en un ordenador clásico. La aplicación del simulador es de escritorio, está acompañada de una interfaz gráfica, desarrollada con el lenguaje Python y tiene un carácter educativo, ilustrando los fenómenos de la cuántica. Puedes simular tus propios circuitos arrastrando las puertas lógicas, guardarlos en el ordenador o lanzarlos en hardware cuántico real de proveedores como IBM. Se comparan las características de los distintos sistemas cuánticos actuales de importantes empresas tecnológicas.

[EN] Quantum computing is an area of research that studies algorithms and systems that use the properties of quantum physics to solve complex or hard mathematical problems. The main advantage of quantum computers is the ability of qubits to maintain a superposition of both {0,1} states. Thanks to this, it is possible to evaluate and store all possible solutions simultaneously, the consequence of which is an exponential improvement in obtaining the results. The work consists of developing a quantum computing simulator that allows running quantum circuits with several logic gates and several qubits on a classical computer. The desktop application of the simulator is accompanied by a graphical interface, developed with the Python language and has a teaching approach, illustrating the phenomena of quantum. You can simulate your own circuits by dragging the logic gates, save them in the computer or launch them on real quantum hardware from providers such as IBM. It compares the characteristics of different current quantum systems from major technology companies.

[CA] La computació quàntica és un àrea d’investigació que estudia els algorismes i sistemes que usen les propietats de la física cuàntica per a solucionar problemes matemàtics complexos o costosos. El principal avantatge dels computadors quàntics és la capacitat dels qubits de mantindre una superposición de tots dos estats {0,1}. Gràcies a això, s’aconsegueix avaluar i guardar totes les possibles solucions simultàniament que dona com a consequència una millora exponencial en l’obtenció dels resultats. El treball consisteix a desenvolupar un simulador de computació quàntica que permet executar circuits quàntics amb diverses portes lògiques i diversos qubits en un ordinador clàssic. L’aplicació del simulador és d’escriptori, està acompanyada d’una interfície gràfica, desenvolupada amb el llenguatge Python i té un caràcter educatiu, il·lustrant els fenòmens de la quàntica. Pots simular els teus propis circuits arrossegant les portes lògiques, guardar-los en l’ordinador o llançar-los en maquinari quàntic real de proveïdors com IBM. Es comparen les característiques dels diferents sistemes quàntics actuals d’importants empreses tecnològiques.