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Una propuesta de Enseñanza-Aprendizaje para la computación cuántica: Emulación de una compuerta cuántica tipo CNOT y TOFOLI por un circuito clásico

Autores: Rozo Clavijo, Mauricio

Idioma: Español

Editor: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia - UPTC

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo OA
2025

Una propuesta de Enseñanza-Aprendizaje para la computación cuántica: Emulación de una compuerta cuántica tipo CNOT y TOFOLI por un circuito clásico


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Circuito clásico
Compuerta CNOT
Compuerta Toffoli
Operaciones lógicas

Licencia

CC BY – Atribución

Consultas: 20

Citaciones: Ciencia en Desarrollo Vol. 16 Núm. 1


Descripción

Se presenta una propuesta de enseñanza de la computación cuántica para estudiantes entre 12 y 17 años, dado que su actividad intelectual esta en su punto máximo, lo que contribuye de manera significativa a los procesos que intervienen en su aprendizaje como: el lenguaje, la escritura, la lectura entre otros. Se establece un enfoque pragmático como estrategia para su alfabetización. En este marco, se introduce los conceptos de estado, principio de superposición, qubits, compuertas entre otros, planteando la emulación de una compuerta cuántica por un circuito clásico, lo que permite hilar ideas que están a la base en el formalismo de la computación cuántica. Bajo este contexto, se muestra la equivalencia entre la compuerta tipo CNOT y Toffoli con un circuito clásico en términos de la operación lógica entre la entrada y la salida de la información. El circuito clásico emula la compuerta CNOT a través de la operación | xy >→| x, y ⊕ x >, con x, y ∈ {0, 1}, y a la compuerta Toffoli a través de la operación | q1q2q3 >→| q1, q2, q3 ⊕ (q1 ∧ q2) >, con q1, q2, q3 ∈ {0, 1} satisfaciendo las operaciones lógicas respectivamente. Se describe la estructura general del circuito cuántico CNOT y Toffoli, para luego especificar la arquitectura y funcionamiento del circuito clásico seguido de las operaciones lógicas. La emulación adquiere importancia ya que permite acercar a los estudiantes a los fundamentos de la computación cuántica de forma alternativa y sólida.

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