Implementación de Shor's Algorithm con NMR
En el 2001 se ejecuto por primera vez el algoritmo de Shor, en conjunto con la Universidad de Stanford y IBM, llevado a cabo entre ellos por el conocido Isaac Chuang
5/8/20242 min read
Implementación de Shor's Algorithm con NMR
En 2001, un grupo de científicos demostró de manera experimental que es posible implementar el algoritmo de Shor usando una computadora cuántica basada en Resonancia Magnética Nuclear (NMR). El objetivo era factorizar el número 15 en sus factores primos, 3 y 5.
Lo que hicieron fue usar una molécula con 7 átomos, específicamente una molécula basada en un complejo de hierro con perfluorobutadieno. Estos átomos tienen spin nuclear, y aprovecharon eso para simular qubits (los bits cuánticos). Es como usar partículas diminutas como si fueran interruptores electrónicos, pero con las peculiaridades de la mecánica cuántica.
Diseñaron un circuito cuántico que ejecuta una parte clave del algoritmo de Shor: la modular exponentiation. Esto implica usar una serie de puertas lógicas cuánticas, tanto simples (como las que giran un qubit) como más complejas (como puertas que actúan sobre dos qubits a la vez). Al final, aplicaron una transformada de Fourier cuántica para "leer" el resultado y encontrar el periodo de una función relacionada con la factorización.
Para controlar todo esto, usaron técnicas de NMR, aplicando ráfagas de radiofrecuencia para manipular los spins de los átomos. El resultado fue que el algoritmo pudo encontrar el periodo de la función f(x) = 7^x mod 15, lo cual es exactamente lo que necesita Shor's para factorizar 15.
Este experimento fue importante porque fue uno de los primeros en demostrar que Shor's Algorithm (tan prometedor para la computación cuántica) podía ser implementado en una máquina real, aunque pequeña (con solo 7 qubits). Sin embargo, hay limitaciones: los 7 qubits son muy pocos en comparación con lo que se necesita para problemas grandes, y los efectos de decoherencia (pérdida de la información cuántica) son un problema importante.
En resumen, este trabajo fue un hito porque demostró que la NMR es una plataforma viable para computación cuántica y que los algoritmos cuánticos poderosos pueden ser llevados a la práctica, aunque todavía haya muchos desafíos por superar.