Tecnologías Específicas

Computación

Descripcion y Objetivos

Se trata de la implementación de una librería en Python con soporte en OpenQASM para la descomposición de puertas
multicontroladas con los métodos más relevantes.
La computación cuántica ha emergido como un campo de investigación y desarrollo de vanguardia con un
potencial revolucionario en diversas aplicaciones. Sin embargo, uno de los desafíos cruciales que enfrenta
esta tecnología es la optimización de las operaciones cuánticas en los sistemas de hardware. En particular,
las puertas multicontroladas juegan un papel esencial en algoritmos cuánticos avanzados, pero su
implementación eficiente en hardware es un problema no resuelto de manera satisfactoria.
En este proyecto, se investigará a fondo el desafío de descomponer puertas multicontroladas de manera
eficiente en estructuras de puertas cuánticas más simples y fácilmente implementables en hardware
cuántico, además, se implementarán las técnicas más relevantes en una librería en Python. La librería
resultante se diseñará para ser compatible con OpenQASM, un lenguaje ampliamente utilizado para
describir circuitos cuánticos, lo que permitirá a la comunidad de investigadores y desarrolladores aprovechar
sus capacidades en la programación cuántica.

 

Metodología y Competencias

Metodología:
1. Estudio de los principios básicos de Computación Cuántica.
2. Estudio de técnicas de descomposición de puertas multicontroladas.
3. Estudio del funcionamiento de QSimov toolskit
4. Estudio del funcionamiento del framework de computación cuántica Qiskit.
5. Implementación de técnicas de descomposición de puertas multicontroladas.
6. Comparación de las diferentes técnicas de descomposición.

Con este TFG el alumno adquirirá las siguientes competencias de la tecnología especifica de Computación:

[CM1] Capacidad para tener un conocimiento profundo de los principios fundamentales y modelos de la
computación y saberlos aplicar para interpretar, seleccionar, valorar, modelar, y crear nuevos
conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática.
[CM3] Capacidad para evaluar la complejidad computacional de un problema, conocer estrategias
algorítmicas que puedan conducir a su resolución y recomendar, desarrollar e implementar aquella que
garantice el mejor rendimiento de acuerdo con los requisitos establecidos.

 

Medios a utilizar

Se necesitará un ordenador con acceso a internet para poder acceder a las fuentes de información.
El ordenador deberá tener una capacidad suficiente que permita ejecutar simulación sobre computacion
cuántica.
Todos los medios necesarios se encuentran disponibles en el grupo de investigación de los directores.

 

Bibliografía

• Nielsen, Michael A. and Chuang, Isaac L.
  • Quantum Computation and Quantum Information, 2000. Cambridge University Press
• Rafaella Vale and Thiago Melo D. Azevedo and Ismael C. S. Araújo and Israel F. Araujo and Adenilton J. da Silva
  • Decomposition of Multi-controlled Special Unitary Single-Qubit Gates, 2023.
• Qiskit contributors
  • Qiskit: An Open-source Framework for Quantum Computing, 2023. DOI 10.5281/zenodo.2573505
• Hernán Indíbil de la Cruz Calvo
  • Simulador de un computador cuántico en implementación de algoritmos más importantes. TFG, 2018. UCLM
• Hernán Indíbil de la Cruz Calvo
  • Ampliación del simulador cuántico Qsimov. TFM, 2019. UCLM