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, el análisis y la transmisión de la información. Abarca tanto los aspectos teóricos como los experimentales de la física cuántica, incluidos los límites de lo que se puede lograr con la 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 la información cuántica.
La teletransportación cuántica , el entrelazamiento y la fabricación de ordenadores cuánticos dependen de una comprensión integral de la física y la ingeniería cuánticas. Google e IBM han invertido significativamente en la investigación del hardware de ordenadores cuánticos, lo que ha llevado a un progreso significativo en la fabricación de ordenadores cuánticos desde la década de 2010. Actualmente, es posible crear un ordenador cuántico con más de 100 qubits , pero la tasa de error es alta debido a la falta de materiales adecuados para la fabricación de ordenadores cuánticos. [1] Los fermiones de Majorana pueden ser un material crucial que falta. [2]
Los dispositivos de criptografía cuántica ya están disponibles para uso comercial. El block de un solo uso , un sistema de 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 del colapso de la función de onda garantizan el intercambio seguro de las claves aleatorias. El desarrollo de dispositivos que puedan transmitir partículas entrelazadas cuánticas es un objetivo científico y de ingeniería importante. [ cita requerida ]
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 requerida ]
El algoritmo cuántico y la teoría de la complejidad cuántica son dos de los temas de la teoría de la complejidad computacional y de los algoritmos . En 1994, el matemático Peter Shor presentó un algoritmo cuántico para la factorización prima que, con una computadora cuántica que contuviera 4000 cúbits lógicos , podría potencialmente descifrar cifrados ampliamente utilizados como RSA y ECC , lo que plantea 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]