La ciencia de la información cuántica es un campo que combina los principios de la mecánica cuántica con la teoría de la información para estudiar el procesamiento, análisis y transmisión de información. Cubre aspectos tanto teóricos como experimentales de la física cuántica, incluidos los límites de lo que se puede lograr con información cuántica . A veces se utiliza el término teoría de la información cuántica , pero no incluye la investigación experimental y puede confundirse con un subcampo de la ciencia de la información cuántica que se ocupa del procesamiento de información cuántica.
La teletransportación cuántica , el entrelazamiento y la fabricación de computadoras cuánticas dependen de una comprensión integral de la física y la ingeniería cuánticas. Google e IBM han invertido significativamente en la investigación de hardware de computadoras cuánticas, lo que ha llevado a avances significativos en la fabricación de computadoras cuánticas desde la década de 2010. Actualmente es posible crear una computadora cuántica con más de 100 qubits , pero la tasa de error es alta debido a la falta de materiales adecuados para la fabricación de computadoras cuánticas. [1] Los fermiones de Majorana pueden ser un material faltante crucial. [2]
Los dispositivos de criptografía cuántica ya están disponibles para uso comercial. El one time pad , un cifrado utilizado por los espías durante la Guerra Fría , utiliza una secuencia de claves aleatorias para el cifrado. Estas claves se pueden intercambiar de forma segura utilizando pares de partículas entrelazadas cuánticas, ya que los principios del teorema de no clonación y el colapso de la función de onda garantizan el intercambio seguro de claves aleatorias. El desarrollo de dispositivos que puedan transmitir partículas cuánticas entrelazadas es un objetivo científico y de ingeniería importante. [ cita necesaria ]
Qiskit , Cirq y Q Sharp son lenguajes de programación cuántica populares. Se necesitan lenguajes de programación adicionales para computadoras cuánticas, así como una comunidad más grande de programadores cuánticos competentes. Para ello, se necesitan recursos de aprendizaje adicionales, ya que existen muchas diferencias fundamentales en la programación cuántica que limitan la cantidad de habilidades que se pueden transferir de la programación tradicional. [ cita necesaria ]
El algoritmo cuántico y la teoría de la complejidad cuántica son dos de los temas de los algoritmos y la teoría de la complejidad computacional . En 1994, el matemático Peter Shor introdujo un algoritmo cuántico para la factorización de números primos que, con una computadora cuántica que contiene 4.000 qubits lógicos , podría potencialmente descifrar cifrados ampliamente utilizados como RSA y ECC , lo que representa una importante amenaza para la seguridad. Esto condujo a una mayor inversión en la investigación de la computación cuántica y al desarrollo de la criptografía poscuántica para prepararse para la era de la computación cuántica tolerante a fallas (FTQC). [3]