Sobre bits y qubits

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Se trata de una píldora que forma parte de todo un blíster de medicación cuántica, vendida bajo receta por parte de FIDESOL. Esta primera, una vez ingerida, está diseñada para tranquilizar inquietudes acerca de este nuevo conjunto de fenómenos cuánticos que pretendemos aplicar, en este caso, al campo de la ciberseguridad.

¿Qué es la información?

De primeras, el término información se utiliza como sustantivo abstracto, como algo no tangible, pero designa cualquier cantidad de datos, códigos o textos que se almacenan, envían o manipulan en cualquier medio. 

Exploramos la realidad con instrumentos de complejidad creciente, ya sea a nivel macro o micro, es decir, la información se comunica en forma de ideas y mediante medios. 

El concepto de información debe tener dos ideas iniciales:

• Debe ser aditiva (A+B).
• Debe reducir la incertidumbre, iluminar la realidad.

Presentación de la información

¿Cómo representamos la información? En nuestra lógica binaria necesitamos distinguir entre dos cosas. De la idea de distinción entre falso o verdadero surge la idea de bit (binary digit). ¿Cómo logramos conectar las ideas en palabras con bits?

Realización de los bits de información

Casi cualquier cosa puede realizar un bit. Para ello, se necesita un sistema que tenga al menos dos estados distinguibles en el que, a voluntad, se pueda pasar de uno a otro estado, como es el caso de los ejemplos de la siguiente imagen:

Si pretendemos securizar conjuntos de datos utilizando tecnologías cuánticas, es necesario que entendamos, en primer lugar, cómo puede codificarse información en un soporte cuántico. Quizá sea bien conocido el concepto de bit para representar información a nivel fundamental. Presentaremos posteriormente el concepto de qubit. Queremos evidenciar el enorme contraste entre estos dos conceptos, para posteriormente aplicarlo en un protocolo de distribución segura de claves en el contexto de la criptografía cuántica (próximas píldoras de C1b3rWall Academy). 

Qubits (Quantum bits)

El qubit representa un cambio radical en la noción de estado del sistema. Gracias a que existen teorías que explican fenómenos cuánticos, tenemos acceso a todo tipo de tecnologías.

• Un bit toma solo un valor del conjunto 0, 1.
• Un qubit toma algún valor del conjunto 0, 1.

Realización qubit

• Polarización del fotón (luz compuesta por partículas, que pueden estar en estados de polarización).
• Spin de una partícula.
• Locación de un átomo y un electrón.

Medición qubit

Los sistemas cuánticos son muy sensibles a las mediciones. Cuando se realiza una medición o experimento, el resultado va a resultar, valga la redundancia, en que el estado final del qubit va a ser uno u otro, polo norte o polo sur (contexto de medición).

(En la ponencia se realiza una explicación basada en la estadística y las probabilidades como resultado de la medición, una exposición visual insustituible por un texto resumen, por lo que se recomienda su visualización para la adecuada comprensión de la píldora). 

En resumen...

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Si te interesa este tema, puedes consultar la información y cursar el Máster en Transformación Digital o ver la oferta de másteres desde aquí.

Ponente: Mariano Caruso

Mariano es licenciado en física por la Universidad Nacional de La Plata, Buenos Aires. Hizo máster y doctorado en la Universidad de Granada y actualmente trabaja en el área de investigación y desarrollo en la Fundación I+D del Software Libre (FIDESOL).