Jos Ignacio Latorre

1
Información Cuántica Encriptación
Teleportación

Centro de Ciencias de Benasque Julio 2001
José Ignacio Latorre UB
2
Información Cuántica

• Información clásica
• el bit
• guardar bits
• transmitir bits
• Información cuántica
• superposiciones cuánticas el qubit
• Encriptación
• Teleportación
• El sueño del ordenador cuántico

3
Cuánta información contiene un cuadro ?
4
La información se puede medir
106 KB 106 KBytes 106000 8 bits
848 000 bits
5
8 bits 1 Byte
bit
01001000 00100011 11101110 ..
Byte
Hay 22222222 256 Bytes diferentes
Ej
00110000 ? 01000001 ? A 01110000 ? z
Ej
(rojo, verde, azul) (0, 204, 153) ? (245,
171, 121) ?
6
Cuánta información podemos guardar ?

• Don Quijote de la Mancha 900KB
• Foto de Cervantes
  26KB
• Matrix 650 MB
  / 6 GB
• En este ordenador caben
• 18 películas
• 20 000 quijotes / tesis doctorales
• 1 000 000 fotos

7
Cómo ?
30 GB en 3.5in 10 bits/?m2 1 bit/ 10000000
átomos
8
Cuánta información podemos transmitir ?

• Modem 56 Kbits/s
• ADSL / 3G 2 Mbits/s
• Podemos transmitir
• nuestro historial médico en lt 0.1s
• una foto familiar en lt
  1s
• una película en lt 20m
• Conexiones nacionales 100 Gbits/s

9
Cómo ?
Por una fibra óptica circulan pulsos de luz
(muchos
fotones)
10
La información clásica
Se reduce a 1s y 0s que Se guardan en
memorias magnéticas Se transmiten por pulsos
eléctricos/fotones
11
Información clásica Información
cuántica
12
Información cuántica
Podemos utilizar un electrón para crear un
bit? Podemos utilizar un fotón para crear
un bit?
0
1
1
0
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Un poquito de Mecánica Cuántica

• Podemos tener 0 gt , 1 gt, pero también
• 0 gt 1 gt
• Principio de superposición
• gato de Schrödinger
• qubit
• ? gt ? 0 gt ?
  1 gt
• abre las puertas a la computación cuántica

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Otro poquito de Mecánica Cuántica
Al medir el spin del electrón (o la polarización
de un fotón) Sólo observamos
? ? gt
? gt o ?
? gt ? gt
En forma incontrolable, el estado del electrón
colapsa
El resultado es aleatorio
15
Una imagen de relojes
Si
Si
50
100
50
16
NO existe una fotocopiadora cuántica
Estrategia 1
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Encriptación
Alice
Bob
Eva

• Gran cantidad de información debe transmitirse en
• forma segura
• transacciones económicas
• comunicación confidencial

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Encriptación cuántica

• Alice reduce el mensaje a 1s y 0s
• Me ha tocado el gordo
  1110010001111101..
• Alice y Bob acuerdan públicamente ? o ? 1
  , ? o ? 0
• Alice envía

A ? gt ? gt ? gt ? gt ? gt ? gt
secreto
19
Eva no puede interferir el mensaje sin ser
descubierta
? gt
Alice Eva
Bob
20
Universidad de Viena (2000)
21
Entrelazado cuántico
? gtA
? gtB
En Física Clásica ? gtA
? gtB o ? gtA ? gtB En
Mecánica Cuántica ? gtA
? gtB ? gtA ? gtB
22
Entrelazado a 11 km
23
Teleportación cuántica
tiempo
gt
B
gt ? gt ? gt - ? gt ? gt
A
24
La era de la información

• 3G
• Información clásica
• Genoma humano
• Planck
• LHC
• Nanotecnología
• Memoria biológica
• Ordenador cuántico

25
Un reto clásico THE GRID
Detector de LHC
online system multi-level trigger filter out
background reduce data volume
1 petabit/s
26
(No Transcript)