Información Cuántica Encriptación Teleportación

La carrera por... la computadora cuántica nuevo software cuántico (algoritmos) nuevas tecnologías de comunicación (teleportación, protocolos entanglados) nuevas técnicas criptográficas (seguridad en la era de la información) una teoría cuántica de la información procesamiento de señales cuantizadas super-resolución por entanglamiento Que es lo que se busca? Como nos afecta todo esto a los ingenieros electronicos y electromagneticos? Teleportacion, nueva forma de transmitir informacion. Otra más convencional, basada en el orden de colapsamiento de una señal (colapsar, revelar la identidad probabilistica de un bit), vamos a ver en conexión con procesamiento de señales. Criptografia basada no en matematica sino en fisica! Punto de vista fundamental, academico: una nueva teoria de la informacion basada en la fisica cuantica que rige a todos los dispositivos de almacenamiento, transmision y manipulacion de informacion. Una nueva forma de procesamiento de señales en este caso cuanticas. Tambien, en ingenieria electromagnetica, el uso del recurso puramente cuantico del entanglamiento a fin de alcanzar super-resolucion en la interrogacion de objetos mediante ondas cuantizadas entangladas. Nuestras propias investigaciones se centran en las tres areas marcadas en blanco, desarrollo de protocolos entanglados de comunicación, procesamiento de señales cuantizadas y la busqueda –casi mítica- de super-resolucion mediante la nueva idea de utilizar el recurso del entanglamiento en interrogaciones ondulatorias complejas de un objeto dado.

¿Qué es la Información Cuántica? Paradigma cuántico ¿Qué es la Información Cuántica? La Información Cuántica es una disciplina emergente que estudia cómo utilizar las leyes de la Mecánica Cuántica para codificar, procesar y transmitir información Ordenador cuántico Criptografía Cuántica IC Teleportación estándars Relojes atómicos BEC Láseres atómicos

El nuevo paradigma cuántico Ideas básicas Paradigma cuántico El nuevo paradigma cuántico 1930’s Church, Gödel, Turing, Post,.. “Computabilidad” = “Computabilidad en una máquina de Turing” computar es, en última instancia, un proceso físico regido por la Física Clásica 1980’s Feynman, Deutsch,..., Bennett, Shor,... Ordenador cuántico Ordenador clásico Física Clásica Mecánica Cuántica

Clases de complejidad computacional Paradigma cuántico Clases de complejidad computacional P = NP NP  QP ? ? ? NP QP P ¿Pueden los problemas sin algoritmo clásico eficiente conocido ser tratados en forma eficiente cuánticamente? ¿Existe una caja negra cuántica que proporcione una mejora universal?

Elementos básicos de IC El qubit Podemos utilizar un electrón para implementar un bit = 1 | > = 0 Principio de superposición | 0 > + | 1 > Un registro cuántico puede hallarse en una superposición de registros clásicos ej: | 001001 > + | 101001 > + | 001001 > + | 101001 >

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

¿ Cuánta información contiene un cuadro ?

La información se puede medir 106 KB = 106 KBytes = 106000 * 8 bits = 848 000 bits

8 bits = 1 Byte bit 01001000 00100011 11101110 ….. Byte Hay 2*2*2*2*2*2*2*2 = 256 Bytes diferentes Ej: 00110000  : 01000001  A 01110000  z Ej: (rojo, verde, azul) (0, 204, 153)  (245, 171, 121) 

¿ 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

¿ Cómo ? 30 GB en 3.5in 10 bits/m2 1 bit/ 10000000 átomos

¿ Cuánta información podemos transmitir ? Modem 56 Kbits/s ADSL / 3G 2 Mbits/s Podemos transmitir nuestro historial médico en < 0.1s una foto familiar en < 1s una película en < 20m Conexiones nacionales 100 Gbits/s

¿ Cómo ? Por una fibra óptica circulan pulsos de luz (muchos fotones)

La información clásica Se reduce a 1´s y 0´s que Se guardan en memorias magnéticas Se transmiten por pulsos eléctricos/fotones

Información clásica Información cuántica

Información cuántica ¿Podemos utilizar un electrón para crear un bit? ¿Podemos utilizar un fotón para crear un bit? = 1 | > = 0 1

Un poquito de Mecánica Cuántica Podemos tener | 0 > , | 1 >, pero también | 0 > + | 1 > Principio de superposición gato de Schrödinger qubit: |  > =  | 0 > +  | 1 > abre las puertas a la computación cuántica

Otro poquito de Mecánica Cuántica Al medir el spin del electrón (o la polarización de un fotón) Sólo observamos  |  > |  > o  |  > |  > En forma incontrolable, el estado del electrón colapsa El resultado es aleatorio

Una imagen de relojes: Si Si 100% 50% 50%

NO existe una fotocopiadora cuántica Estrategia 1: Estrategia 2: = + +

Encriptación Alice Bob Eva Gran cantidad de información debe transmitirse en forma segura transacciones económicas comunicación confidencial

Encriptación cuántica Alice reduce el mensaje a 1’s y 0’s Me ha tocado el gordo 1110010001111101.. Alice y Bob acuerdan públicamente:  o  = 1 ,  o  = 0 Alice envía B   Bob mide internet |  > 100% |  > 50% , |  > 50% |  > 100% |  > 100% |  > 50% , |  > 50% Alice deduce secreto A |  > |  > |  > |  > secreto

Eva no puede interferir el mensaje sin ser descubierta  |  > |  > 50%  |  > 50% |  > 50%  |  > 25% |  > 25% |  > ¡Eva al descubierto! Alice Eva Bob

Entrelazado cuántico |  >A |  >B En Física Clásica |  >A |  >B o |  >A |  >B En Mecánica Cuántica |  >A |  >B + |  >A |  >B

Teleportación cuántica tiempo | > B | > |  > |  > - |  > |  > A

La era de la información 3G Información clásica Genoma humano Planck LHC Nanotecnología Memoria biológica Ordenador cuántico

POR : JORGE ENRIQUE BELTRAN DIAZ CODIGO:234234 G09N04