Desarrollo e implementación de un simulador de algoritmos cuánticos

Bañuelos Aquino, José David

Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/104781

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Campo DC	Valor	Lengua/Idioma
dc.contributor.advisor	Cruz Herrera, Ma. Hidalia
dc.contributor.advisor	Nava Razón, Tonatiuh Guadalupe
dc.contributor.advisor	Hernández Rubio, Fabiola Jaqueline
dc.contributor.author	Bañuelos Aquino, José David
dc.date.accessioned	2024-09-18T14:54:25Z	-
dc.date.available	2024-09-18T14:54:25Z	-
dc.date.issued	2023-11-16
dc.identifier.uri	https://wdg.biblio.udg.mx
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/20.500.12104/104781	-
dc.description.abstract	Existe un auge en la investigación de la computación derivada de la búsqueda de mejores métodos que permitan procesar grandes volúmenes de datos, actualmente se busca la miniaturización de los transistores que componen los microprocesadores para tener la mayor capacidad de procesamiento en el menor espacio, por otro lado en los centros de datos se recurre a la interconexión de computadoras para generar clústeres que permitan disponer de grandes capacidades de cómputo y de la generación de algoritmos que permitan utilizarlos de la manera más efectiva posible. Sin embargo, la miniaturización de los transistores no puede rebasar el límite de los 10-18 metros que corresponde a una escala atómica, en el límite por debajo de la longitud de onda De Broglie comienza a regir la mecánica cuántica.
dc.description.tableofcontents	Índice ..........................................................................................................................................2 Índice de tablas ...........................................................................................................................6 Índice de figuras..........................................................................................................................6 Índice de ecuaciones ...................................................................................................................8 Introducción. .............................................................................................................................10 Capitulo I. Problemática y/o contexto del problema. ...............................................................13 1.1 Planteamiento del problema. .......................................................................................13 1.1.1 Qubit 101. ............................................................................................................13 1.1.2 Microsoft Q#........................................................................................................14 1.1.3 IBM Quantum composer......................................................................................14 1.1.4 Quantum Inspire...................................................................................................14 1.1.5 GAMA. ................................................................................................................14 1.2 Pregunta de investigación............................................................................................16 1.3 Objetivos. ....................................................................................................................16 1.3.1 Objetivo general...................................................................................................16 1.3.2 Objetivos particulares. .........................................................................................16 1.4 Justificación.................................................................................................................17 1.4.1 Relevancia social. ................................................................................................17 1.4.2 Relevancia académica. .........................................................................................17 1.4.3 Relevancia en la industria. ...................................................................................17 1.5 Hipótesis......................................................................................................................17 1.6 Cierre...........................................................................................................................18 Capítulo 2 Marco teórico. .........................................................................................................19 2.1 Antecedentes. ..............................................................................................................19 2.1.1 Mecánica cuántica................................................................................................19 2.1.2 La notación Dirac.................................................................................................23 2.1.3 El espacio de los estados......................................................................................24 2.1.4 Teoría cuántica de la información........................................................................25 Superposición cuántica. ....................................................................................................26 Entrelazamiento cuántico..................................................................................................26 2.1.5 El qubit.................................................................................................................27 2.1.6 La esfera de Bloch. ..............................................................................................28 2.1.7 Computadoras cuánticas. .....................................................................................29 2.2 Circuitos cuánticos. .....................................................................................................30 2.2.1 Escenarios. ...........................................................................................................30 2.2.2 Qubits...................................................................................................................30 2.2.3 Compuertas cuánticas. .........................................................................................31 Compuerta CNOT (Controlled NOT)...................................................................................34 2.2.4 Terminales............................................................................................................35 2.3 Computación en la nube..............................................................................................36 2.3.1 IAAS. ...................................................................................................................37 2.3.2 PAAS. ..................................................................................................................37 2.3.3 SAAS. ..................................................................................................................38 2.4 Contenedores...............................................................................................................38 2.5 JavaScript. ...................................................................................................................40 2.6 MathJS.........................................................................................................................41 2.7 Metodologías de desarrollo. ........................................................................................42 2.7.1 Cascada. ...............................................................................................................42 2.7.2 Prototipado...........................................................................................................42 2.7.3 Incremental. .........................................................................................................43 2.7.4 Espiral. .................................................................................................................44 2.7.5 RAD (Raid Application Development). ..............................................................45 2.8 Estado del arte. ............................................................................................................47 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 Cirq. .....................................................................................................................47 Amazon Bra ket. ..................................................................................................48 Qiskit....................................................................................................................49 Atos Quantum Learning Machine........................................................................50 Fujitsu Quantum...................................................................................................51 Quantum Solver. ..................................................................................................53 QuEST..................................................................................................................55 Capítulo 3 3.1 Tipo de investigación. .................................................................................................56 3.2 Descripción de ambiente de trabajo ............................................................................57 3.2.1 Hardware..............................................................................................................57 3.2.2 Software ...............................................................................................................57 3.3 Desarrollo de las compuertas cuánticas. .....................................................................58 3.3.1 Requisitos del sistema..........................................................................................58 Metodología y desarrollo del producto. ..................................................................56 3.3.2 Desarrollo de la compuerta cuántica Pauli-X ......................................................59 3.3.3 Desarrollo de la compuerta cuántica Pauli-Y ......................................................60 3.3.4 Desarrollo de la compuerta cuántica Pauli-Z.......................................................61 3.3.5 Desarrollo de la compuerta cuántica cambio de fase...........................................62 3.3.6 Desarrollo de la compuerta cuántica Hadamard ..................................................65 3.3.7 Desarrollo de la función control. .........................................................................67 3.3.8 Funciones del control del entorno gráfico. ..........................................................68 3.4 Desarrollo de la interfaz gráfica de usuario. ...............................................................76 3.4.1 Identidad de marca del simulador. .......................................................................76 3.4.2 Diseño del mockup. .............................................................................................81 Inicio. ................................................................................................................................83 Simulador..........................................................................................................................84 Guía rápida........................................................................................................................85 FAQ. .................................................................................................................................86 Aviso de privacidad. .........................................................................................................87 Capítulo 4 Resultados. ..............................................................................................................88 4.1.1 Silogismo en su forma Jauch. ..............................................................................88 4.1.2 Silogismo en su forma Sasaki-Hook....................................................................89 4.1.3 Silogismo en su forma Dishkant. .........................................................................89 4.1.4 Silogismo en su forma Relevance........................................................................90 4.1.5 Silogismo en su forma Kalmbach. .......................................................................90 4.1.6 Silogismo en su forma Non-Tollens. ...................................................................91 4.1.7 Consideraciones en el uso del simulador .............................................................91 4.1.8 Navegadores soportados. .....................................................................................93 Conclusiones .............................................................................................................................94 Trabajo futuro .......................................................................................................................94 Anexo I: Uso de la interfaz gráfica de usuario. ........................................................................95 Menú del editor de código. ...................................................................................................95 Botón de generar diagrama. ..............................................................................................96 Botón de abrir código. ......................................................................................................98 Botón de ejecución de estado unitario. .............................................................................98 Campo de ingreso de qubits..............................................................................................99 Botón de ejecución por lista de entradas. .......................................................................100 Editor de código..................................................................................................................102 Consola de salidas...............................................................................................................102 Menú del entorno grafico de desarrollo..............................................................................103 Botón para ingreso de la compuerta Pauli X. .................................................................103 Botón para ingreso de la compuerta Pauli Y. .................................................................104 Botón para ingreso de la compuerta Pauli Z...................................................................104 Botón para ingreso de la compuerta Hadamard..............................................................104 Botón para ingreso de la medición. ................................................................................105 Botón para ingreso de la compuerta cambio de fase campo de ingreso de fase. ............105 Botón para controlar compuerta. ....................................................................................106 Botón para añadir qubit...................................................................................................108 Botón para eliminar qubit. ..............................................................................................108 Botón para generar código..............................................................................................108 Botón para descarga de imagen del circuito cuántico.....................................................109 Entorno grafico de desarrollo. ............................................................................................109 Qubits..............................................................................................................................110 Escenarios .......................................................................................................................114 Compuertas .....................................................................................................................116 Anexo II: uso de la interfaz de línea de comandos. ................................................................117 Inicialización de qubits. ......................................................................................................117 Uso de la compuerta Pauli X: .............................................................................................117 Uso de la compuerta Pauli Y: .............................................................................................117 Uso de la compuerta Pauli Z:..............................................................................................117 Uso de la compuerta Hadamard:.........................................................................................118 Uso de la compuerta Cambio de fase: ................................................................................118 Uso de la compuerta Control Pauli X: ................................................................................118 Uso de la compuerta Control Pauli Y: ................................................................................119 Uso de la compuerta Control Pauli Z: ................................................................................119 Uso de la compuerta Control Hadamard: ...........................................................................119 Uso de la compuerta control cambio de fase: .....................................................................119 Uso de la medición: ............................................................................................................120 Ejecutar circuito:.................................................................................................................120 Bibliografía. ............................................................................................................................121
dc.format	application/PDF
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Biblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisher	Universidad de Guadalajara
dc.rights.uri	https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp
dc.subject	Algoritmos Cuanticos.
dc.title	Desarrollo e implementación de un simulador de algoritmos cuánticos
dc.type	Tesis de Maestría
dc.rights.holder	Universidad de Guadalajara
dc.rights.holder	Bañuelos Aquino, José David
dc.coverage	GUADALAJARA, JALISCO
dc.type.conacyt	masterThesis
dc.degree.name	MAESTRIA EN TECNOLOGIAS DE INFORMACION
dc.degree.department	CUCEA
dc.degree.grantor	Universidad de Guadalajara
dc.degree.creator	MAESTRO EN TECNOLOGIAS DE INFORMACION
dc.contributor.director	Orizaga Trejo, José Antonio
dc.contributor.codirector	Guerrero Pérez, Alfredo David
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