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Coherencia Revista de computación cuántica · UTP · N.º 01

Capítulo III

Laboratorio

Todo lo que se mueve en esta página lo calcula un simulador cuántico escrito para esta revista: 550 líneas de JavaScript sin librerías, en js/cuantica.js. La aguja del aparato no está animada: apunta a donde de verdad está el estado del registro.

Cúbit activo
Cargar
Fig. 16 El goniómetro. La aguja de latón marca el vector de Bloch del cúbit q0, calculado a partir de la matriz densidad reducida del registro completo. Render en tiempo real con Three.js; no es una fotografía.

Cuatro experimentos

Cargue un circuito y mire qué pasa.

Los cuatro están escritos con las mismas puertas que hay en el panel. No son animaciones grabadas: el simulador los construye y el aparato muestra el resultado.

Están en la tercera fila de mandos del goniómetro, junto a la esfera: al cargar uno cambian a la vez la aguja, las lecturas y el registro de la sesión.

Lo que enseña el par de Bell

Cargue el par de Bell y mire la lectura de pureza: cae a 0,00 y el entrelazamiento sube a 1,00. La aguja desaparece, y no es un fallo del dibujo. Cuando dos cúbits están máximamente entrelazados, ninguno de los dos tiene estado propio: solo lo tiene el par. El vector de Bloch de cada uno por separado mide exactamente cero.

Esa es la diferencia entre entrelazamiento y correlación clásica. Dos monedas pegadas con cinta también salen siempre iguales, pero cada una tiene su propia cara antes de mirarla. Aquí no la hay, y eso es lo que las desigualdades de Bell permiten comprobar en el laboratorio.

Por qué la medición no es leer

Pulse Medir con el registro en superposición. La barra de probabilidad salta a 100 % en uno de los resultados y a cero en el resto: el estado ha colapsado. Vuelva a medir y saldrá siempre lo mismo, porque ya no queda superposición que consultar.

Medir no es mirar un valor que ya estaba ahí. Es una interacción que convierte información cuántica en un bit clásico y destruye la primera. Por eso reconstruir un estado exige repetir el experimento muchas veces sobre copias preparadas igual, algo que se llama tomografía.

El algoritmo de Grover

Buscar sin mirar, y saber cuándo parar.

Hay 16 cajas y una sola guarda el premio. Un ordenador clásico tiene que abrirlas de una en una: en promedio, ocho intentos. Grover no las abre: marca la buena con un cambio de signo y luego refleja todas las amplitudes respecto a su media. Cada vuelta empuja un poco más de amplitud hacia la respuesta correcta.

Pulse Una iteración varias veces y vigile la barra roja. Sube, sube… y a partir de la cuarta vuelta baja. Grover no converge: gira. Si se pasa de iteraciones, el algoritmo se aleja de la respuesta. Por eso el número de vueltas se calcula de antemano, y aquí son 3.