Introducción a la computación cuántica

Tomás Fernández Pena, Univ. de Santiago de Compostela ([email protected])

Programa (tentativo):

Martes 16/6/25 17:30-20:00

• Historia y estado actual de la computación cuántica

  • ¿Qué es la computación cuántica?
  • Historia de la computación cuántica
  • Sistemas cuánticos actuales
  • Introducción a Qiskit

• Bits y cúbits

  • Bits clásicos como vectores
  • Bits cuánticos o cúbits
  • Medida del estado
  • Observables, valor esperado y matrices de Pauli
  • (Opcional) Errores, matrices de densidad y estados mezcla

Miércoles 18/6/25 17:30-20:00

• Puertas cuánticas
  • Puertas clásicas vs cuánticas
  • Puertas cuánticas de 1 cúbit
  • Puertas controladas: CNOT
  • Otras puertas
  • Uso de un computador real de IBM

Jueves 19/6/25 17:30-20:00

• Algoritmos cuánticos clásicos
  • Paralelismo cuántico
  • Algoritmo "simples": Deutsch, Deutsch-Jozsa, Bernstein-Vazirani, Simon
  • Algoritmo de búsqueda de Grover: amplificación de amplitud

Lunes 23/6/25 17:30-20:00

• Algoritmos cuánticos clásicos (continuación)
  • Transformada de Fourier cuántica (QFT)
  • Quantum phase estimation (QPE)
  • Algoritmo de factorización Shor

Miércoles 25/6/25 17:30-20:00

• Aplicaciones prácticas
  • Representación de la información
  • Problemas de optimización binaria cuadrática sin restricciones (QUBO)
  • Computación cuántica adiabática y Quantum Annealing
  • Algoritmos cuánticos híbridos y circuitos parametrizados

Lunes 30/6/25 17:30-20:00

• Aplicaciones prácticas (continuacion)
  • Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA)
  • Variational Quantum Eigensolvers (VQE)
  • Introducción al Quantum Machine Learning (QML)
  • Otras aplicaciones

Material complementario

• Fundamentos matemáticos de la computación cuántica
  • Números complejos
  • Espacios de Hilbert
  • Operadores lineales y matrices
  • Autovalores y autovectores
  • Tipos de matrices

Bibliografía genérica

• IBM Quantum Learning https://learning.quantum.ibm.com/
• Michael A. Nielsen & Isaac L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge Univ. Press, 2010.
• Noson S. Yanofsky & Mirco A. Mannucci, Quantum Computer for Computer Scientist, Cambridge Univ. Press, 6ª ed, 2020.
• Elías F. Combarro & Samuel González-Castillo, A Practical Guide to Quantum Machine Learning and Quantum Optimization, Packt Publishing, 2023.