COMPUERTAS PARA LOS QUBITS

De la misma forma que en la electrónica convencional, en computación cuántica existen circuitos que realizan y llevan a cabo los procesos de cómputo. En este esquema, una compuerta lógico cuántica es una función que realiza un operador unitario en un conjunto de qubits seleccionados en un cierto periodo de tiempo. En la teoría clásica las compuertas lógicas constituyen un conjunto claramente finito, debido a que el espacio de estados de un qubit es continuo, el número de posibles transformaciones unitarias también lo es, y, en consecuencia, existen infinitas compuertas cuánticas.


Una característica muy importante que presentan los circuitos cuánticos es su capacidad de hacer computación reversible. Para entender este concepto, es necesario considerar un esquema donde el procesamiento de información se realiza al interior de una caja negra con igual conjunto de líneas de entrada y salida, es decir, por cada línea de entrada hay una y solo una línea de salida, la cual esta predeterminada por su entrada. En la situación más trivial, las señales simplemente se propagan a través de la caja sin modificarse. En estas circunstancias, la salida no lleva más información que la entrada. Si se conoce la salida, es posible calcular la entrada, por lo cual se dice que la computación de este proceso es reversible.

Muy distinto es lo que ocurre con una compuerta lógica convencional, como por ejemplo la compuerta AND. Para este caso se tienen dos líneas de entrada y solo una de salida. Hay tres posibles estados que pueden conducir a una salida cero. Por lo tanto se ha perdido irremediablemente información sobre la entrada y consecuentemente la compuerta AND es irreversible. Esta reducción en el espacio de fase de las entradas hacia las salidas trae consigo una forzosa disminución de la entropía o grado de desorden del sistema, lo cual es compensado con la generación de calor, por consiguiente, sistemas no reversibles se calientan.
En 1982, Charles Bennett de IBM demostró que sistemas de computo reversible operan con procesos de pérdida de energía por disipación de calor mínimo. Desde el punto de vista nanoscópico, las compuertas cuánticas si son reversibles debido que al estar descritas las operaciones que ellas realizan por operadores unitarios, estos procesos de reversibilidad aparecen de forma natural, por consiguiente es de esperar que los sistemas de computo mecánico cuántico presenten además de una alta velocidad de procesamiento una mayor eficiencia termodinámica, con un mínimo de consumo de energía.

“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.Ley de Termodinámica

"End of transmission"