Línea temporal

De los cuantos a los qubits

Un siglo y cuarto separa los cuantos de Planck de los primeros qubits lógicos con corrección de errores. La física puso las paradojas; las matemáticas, el lenguaje; y la informática, la pregunta: ¿qué se podría calcular con todo esto? Filtra por capítulo para seguir cada hilo.

1900 – 1934

La revolución cuántica

La energía llega en paquetes, las partículas se comportan como ondas y, en apenas una década, la teoría adquiere su forma matemática definitiva: vectores en espacios de Hilbert.

  1. 1900

    Los cuantos de Planck

    Max Planck

    Para explicar la radiación de los cuerpos calientes, Planck supone que la energía se intercambia en paquetes discretos.

    Capítulo 01 · Qubits →
  2. 1905

    El fotón

    Albert Einstein

    La propia luz viene en cuantos: la explicación del efecto fotoeléctrico, que valió a Einstein el Nobel.

    Capítulo 01 · Qubits →
  3. 1922

    El experimento de Stern-Gerlach

    Otto Stern, Walther Gerlach

    Átomos de plata en un campo magnético se separan en exactamente dos haces: la primera medida de un qubit.

    Capítulo 03 · Medida →
  4. 1925

    La mecánica matricial

    Werner Heisenberg, Max Born, Pascual Jordan

    Las magnitudes observables se representan con matrices que no conmutan.

    Capítulo 03 · Medida →
  5. 1926

    La ecuación de Schrödinger y la regla de Born

    Erwin Schrödinger, Max Born

    La función de onda evoluciona linealmente; el cuadrado de su módulo da probabilidades.

    Capítulo 02 · Interferencia →
  6. 1927

    El principio de incertidumbre

    Werner Heisenberg

    La posición y el momento no pueden tener a la vez valores nítidos. Robertson demuestra la versión general en 1929.

    Capítulo 03 · Medida →
  7. 1927

    Electrones que interfieren

    Clinton Davisson, Lester Germer

    Electrones dispersados por un cristal producen un patrón de interferencia: la materia se comporta como una onda.

    Capítulo 02 · Interferencia →
  8. 1932

    Espacios de Hilbert

    John von Neumann

    Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik da a la teoría su forma rigurosa: los estados son vectores y los observables, operadores.

    Capítulo 01 · Qubits →

1935 – 1979

Paradojas e información

El entrelazamiento pasa de paradoja incómoda a desigualdad comprobable, mientras la teoría de la información descubre que calcular tiene un coste físico.

  1. 1935

    EPR y el entrelazamiento

    Albert Einstein, Boris Podolsky, Nathan Rosen; Erwin Schrödinger

    Einstein sostiene que la mecánica cuántica está incompleta; Schrödinger bautiza el fenómeno como Verschränkung, entrelazamiento.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →
  2. 1937

    Circuitos booleanos

    Claude Shannon

    Una tesis de máster demuestra que los circuitos de relés obedecen el álgebra de Boole: nace la lógica digital.

    Capítulo 00 · Bits →
  3. 1939

    Bras y kets

    Paul Dirac

    La notación |ψ⟩ que siguen usando todos los libros de texto.

    Capítulo 01 · Qubits →
  4. 1946

    La esfera de Bloch

    Felix Bloch

    Para describir la resonancia magnética nuclear, Bloch representa el estado de un espín como un vector sobre una esfera.

    Capítulo 01 · Qubits →
  5. 1948

    La suma sobre caminos

    Richard Feynman

    La amplitud de un proceso es la suma de las amplitudes de todos los caminos que llevan a él.

    Capítulo 02 · Interferencia →
  6. 1961

    El principio de Landauer

    Rolf Landauer

    Borrar un bit disipa al menos kBTln⁡2 de calor: la información es física.

    Capítulo 00 · Bits →
  7. 1964

    El teorema de Bell

    John Bell

    Ninguna teoría local de variables ocultas puede reproducir todas las predicciones de la mecánica cuántica.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →
  8. 1969

    La desigualdad CHSH

    John Clauser, Michael Horne, Abner Shimony, Richard Holt

    Una versión de la desigualdad de Bell que se puede poner a prueba en el laboratorio con fotones.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →
  9. 1973

    Computación reversible

    Charles Bennett

    Todo cálculo se puede hacer sin borrar información y, por tanto, sin el coste de Landauer.

    Capítulo 00 · Bits →
  10. 1973

    La cota de Holevo

    Alexander Holevo

    n qubits no pueden transmitir más de n bits clásicos de información.

    Capítulo 01 · Qubits →
  11. 1977

    RSA

    Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman

    Criptografía de clave pública basada en la dificultad de factorizar.

    Capítulo 07 · Algoritmo de Shor →

1980 – 1993

La idea de un ordenador cuántico

Feynman propone simular la naturaleza con máquinas cuánticas, Deutsch define el ordenador cuántico universal y aparecen los primeros problemas con ventaja cuántica.

  1. 1980

    La puerta de Toffoli y las máquinas de Turing cuánticas

    Tommaso Toffoli; Paul Benioff

    Una puerta reversible universal y el primer modelo de un ordenador que obedece la mecánica cuántica.

    Capítulo 00 · Bits →
  2. 1980

    La cota de Tsirelson

    Boris Tsirelson

    Las correlaciones cuánticas pueden alcanzar, pero no superar, el valor 22 en el juego CHSH.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →
  3. 1981

    «Simular la física con ordenadores»

    Richard Feynman

    En una conferencia en el MIT (publicada en 1982), Feynman sostiene que simular sistemas cuánticos exige ordenadores que sean ellos mismos cuánticos.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →
  4. 1982

    Los experimentos de Aspect

    Alain Aspect, Jean Dalibard, Gérard Roger

    Fotones entrelazados violan la desigualdad de Bell con polarizadores que cambian durante el vuelo.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →
  5. 1982

    El teorema de no clonación

    William Wootters, Wojciech Zurek; Dennis Dieks

    Un estado cuántico desconocido no se puede copiar.

    Capítulo 03 · Medida →
  6. 1984

    BB84

    Charles Bennett, Gilles Brassard

    El primer protocolo de distribución cuántica de claves: un espía no puede copiar qubits sin perturbarlos.

    Capítulo 03 · Medida →
  7. 1985

    El ordenador cuántico universal

    David Deutsch

    Deutsch define una máquina de Turing cuántica capaz de simular cualquier proceso físico y da el primer problema con ventaja cuántica.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →
  8. 1989

    Electrón a electrón

    Akira Tonomura y colaboradores

    El experimento de la doble rendija con electrones individuales: el patrón de interferencia se forma punto a punto.

    Capítulo 02 · Interferencia →
  9. 1992

    El algoritmo de Deutsch-Jozsa

    David Deutsch, Richard Jozsa

    Una sola consulta decide con certeza si una función es constante o equilibrada.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →
  10. 1993

    BQP y el problema de Bernstein-Vazirani

    Ethan Bernstein, Umesh Vazirani

    Los fundamentos de la teoría de la complejidad cuántica: la clase BQP y las primeras separaciones superpolinómicas con oráculo.

    Capítulo 06 · Transformada cuántica de Fourier →
  11. 1993

    Teleportación cuántica

    Charles Bennett y colaboradores

    Un par de Bell y dos bits clásicos trasladan un qubit desconocido.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →

1994 – 1999

Algoritmos y códigos

Seis años extraordinarios: los algoritmos de Shor y Grover, los primeros códigos de corrección de errores, el teorema del umbral y los primeros qubits de laboratorio.

  1. 1994

    El algoritmo de Simon

    Daniel Simon

    Una separación exponencial frente a los algoritmos clásicos aleatorios, para un problema de periodicidad. Inspira a Shor.

    Capítulo 06 · Transformada cuántica de Fourier →
  2. 1994

    El algoritmo de Shor

    Peter Shor

    Factorización y logaritmos discretos en tiempo polinómico con un ordenador cuántico. El campo explota.

    Capítulo 07 · Algoritmo de Shor →
  3. 1995

    El primer código cuántico

    Peter Shor

    Nueve qubits físicos protegen un qubit lógico frente a cualquier error en un solo qubit.

    Capítulo 09 · Errores y decoherencia →
  4. 1995

    Puertas con iones atrapados

    Ignacio Cirac, Peter Zoller; Christopher Monroe, David Wineland

    Una propuesta de puertas cuánticas con iones atrapados y, ese mismo año, la primera puerta experimental de dos qubits.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →
  5. 1995

    Estimación de fase

    Alexei Kitaev

    Un marco general para los algoritmos cuánticos que estiman valores propios.

    Capítulo 06 · Transformada cuántica de Fourier →
  6. 1996

    El algoritmo de Grover

    Lov Grover

    Búsqueda sin estructura con O(N) consultas en lugar de O(N).

    Capítulo 08 · Algoritmo de Grover →
  7. 1996

    El código de Steane

    Andrew Steane

    Un código de siete qubits construido a partir de un código de Hamming clásico.

    Capítulo 09 · Errores y decoherencia →
  8. 1997

    La búsqueda no puede ser más rápida

    Charles Bennett, Ethan Bernstein, Gilles Brassard, Umesh Vazirani

    Todo algoritmo cuántico de búsqueda necesita Ω(N) consultas: el de Grover es óptimo.

    Capítulo 08 · Algoritmo de Grover →
  9. 1997

    El teorema del umbral

    Dorit Aharonov, Michael Ben-Or; Alexei Kitaev; Emanuel Knill, Raymond Laflamme, Wojciech Zurek

    Por debajo de una tasa de error constante, son posibles cálculos cuánticos arbitrariamente largos.

    Capítulo 09 · Errores y decoherencia →
  10. 1998

    El teorema de Gottesman-Knill

    Daniel Gottesman, Emanuel Knill

    Los circuitos de Clifford, por entrelazados que estén, se pueden simular eficientemente con un ordenador clásico.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →
  11. 1999

    Un qubit superconductor

    Yasunobu Nakamura, Yuri Pashkin, Jaw-Shen Tsai

    Control coherente de un qubit hecho con un circuito eléctrico superconductor, la tecnología de los mayores procesadores actuales.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →

2000 – 2017

Construir qubits

Resonancia magnética nuclear, iones atrapados, circuitos superconductores, fotones: una lenta carrera de ingeniería hacia más qubits con menos errores.

  1. 2000

    Los criterios de DiVincenzo

    David DiVincenzo

    Cinco requisitos para construir un ordenador cuántico, desde qubits escalables hasta tiempos de coherencia largos.

    Capítulo 09 · Errores y decoherencia →
  2. 2001

    15 = 3 × 5

    Lieven Vandersypen, Isaac Chuang y colaboradores (IBM)

    El algoritmo de Shor factoriza 15 con siete espines nucleares de una molécula.

    Capítulo 07 · Algoritmo de Shor →
  3. 2012

    «Supremacía cuántica»

    John Preskill

    Preskill acuña el término para el momento en que un ordenador cuántico haga algo que ninguno clásico pueda hacer en un tiempo razonable.

    Capítulo 05 · Puertas y circuitos →
  4. 2015

    Bell sin lagunas

    Grupos de Delft, Viena y Boulder

    Tres experimentos cierran a la vez las principales lagunas de los tests de Bell.

    Capítulo 04 · Entrelazamiento →
  5. 2016

    Computación cuántica en la nube

    IBM

    Un procesador de cinco qubits queda al alcance de cualquiera a través de internet.

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2018 – hoy

De NISQ a la tolerancia a fallos

Procesadores ruidosos de decenas a cientos de qubits, las primeras afirmaciones de ventaja cuántica y, por fin, la corrección de errores por debajo del umbral.

  1. 2018

    La era NISQ

    John Preskill

    Noisy intermediate-scale quantum: ¿procesadores útiles antes de la corrección de errores?

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  2. 2019

    Sycamore

    Google AI Quantum y colaboradores

    53 qubits superconductores muestrean circuitos aleatorios en 200 segundos, una tarea que se estimó extremadamente costosa para los superordenadores clásicos (estimación rebajada después por mejores algoritmos clásicos).

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  3. 2020

    Jiuzhang

    Jian-Wei Pan, Chao-Yang Lu y colaboradores (USTC)

    Un experimento de ventaja cuántica fotónica basado en la interferencia de decenas de fotones (muestreo de bosones).

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  4. 2022

    Nobel para el entrelazamiento

    Alain Aspect, John Clauser, Anton Zeilinger

    Por los experimentos con fotones entrelazados que establecieron la violación de las desigualdades de Bell y abrieron la ciencia de la información cuántica.

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  5. 2023

    Decenas de qubits lógicos

    Dolev Bluvstein, Mikhail Lukin y colaboradores

    Un procesador de átomos neutros ejecuta algoritmos sobre hasta 48 qubits lógicos con detección de errores.

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  6. 2024

    Estándares poscuánticos

    NIST

    FIPS 203, 204 y 205: los primeros estándares de criptografía diseñada para resistir a los ordenadores cuánticos.

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  7. 2024

    Por debajo del umbral

    Google Quantum AI y colaboradores

    En el procesador Willow, el error lógico de un código de superficie se reduce a la mitad cada vez que aumenta su distancia: el teorema del umbral, visto en el laboratorio.

    Capítulo 09 · Errores y decoherencia →
  8. 2025

    RSA-2048 con menos de un millón de qubits

    Craig Gidney

    Una nueva estimación de recursos rebaja el coste de romper RSA-2048 a menos de un millón de qubits ruidosos funcionando menos de una semana.

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  9. 2025

    Nobel para los circuitos superconductores

    John Clarke, Michel Devoret, John Martinis

    Por el descubrimiento del efecto túnel cuántico macroscópico y la cuantización de la energía en un circuito eléctrico, la física de los qubits superconductores.

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