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El vertiginoso avance que tuvo la tecnologa durante el siglo XX permiti identificar a la generacin y al manejo de la informacin como una disciplina cientfica. El diseo y la realizacin de dispositivos computacionales cada vez ms pequeos y eficientes fueron posibles gracias a la miniaturizacin de la electrnica. Casi imperceptible para el pblico lego, la mecnica cuntica ha estado siempre presente en el desarrollo de la informtica y telemtica modernas: desde la sustitucin de bulbos por transistores hasta el perfeccionamiento de la tecnologa que dio origen a los dispositivos electrnicos porttiles como las laptop, el iPod, la telefona celular y la Internet. Todos estos avances han repercutido, a su vez, en otras reas del conocimiento humano como son la mecatrnica y la medicina, por mencionar algunas. Aceptando que la miniaturizacin de los dispositivos electrnicos obedece la clebre Ley Moore,1 en un futuro no muy lejano se estarn diseando y construyendo computadoras tan pequeas que, para su funcionamiento, requerirn del control detallado de las propiedades cunticas de sistemas fsicos como la luz, los tomos y las molculas.

Los pases desarrollados han sido sensibles a esta posibilidad y, desde hace un par de dcadas, fomentan e impulsan las investigaciones tericas y experimentales orientadas al desarrollo e implementacin de una teora cuntica de la informacin. La realizacin de una computadora cuntica abrira opciones impensables de llevar a cabo con una computadora convencional.2 Mxico deber participar en esta ambiciosa bsqueda si no queremos quedar, nuevamente, en el atraso y vernos nicamente como compradores de las tecnologas correspondientes.

Las instituciones cientficas ms importantes de nuestro pas desarrollan investigacin en alguno o varios de los rubros de la informacin cuntica. Teniendo intereses comunes en estos tpicos, nuestra comunidad se ha organizado para establecer una red nacional que incluya a todas y cada una de estas instituciones. Como resultado inmediato se ha creado la Divisin de Informacin Cuntica de la Sociedad Mexicana de Fsica. Con este nmero de la revista Cinvestav presentamos un panorama muy general de algunos temas que son de inters en este mbito. Cabe mencionar que por razones de espacio y tiempo editorial no estn representadas todas las instituciones involucradas en la red nacional antes mencionada. Nuestro objetivo es llamar la atencin de los jvenes estudiantes de ciencias e ingenieras para que se entrenen como investigadores en esta disciplina del conocimiento cientfico.

Los objetos microscpicos tienen propiedades fsicas que contravienen nuestra experiencia cotidiana. Los estados cunticos de dos tomos, por ejemplo, pueden estar correlacionados. Esto significa que lo que le ocurra a uno afecta al otro aun cuando los tomos estn separados espacialmente (digamos que uno est en China y otro en el D. F.) A esta propiedad se le conoce como entrelazamiento cuntico. Alfed URen, junto con otros colegas de la Facultad de Ciencias de la UNAM y de la Divisin de Fsica Aplicada del CICESE, nos introducen a este tema desde el punto de vista experimental con su artculo Fotones enredados y desigualdades de Bell: explorando la no-localidad. El lector encontrar una buena exposicin del famoso argumento de Einstein, Podolsky y Rosen (EPR) tanto como de las desigualdades de Bell que han dado lugar a muchas discusiones en el mbito de los fundamentos de la teora cuntica. A manera de revisin, Andrei Klimov nos presenta el artculo Informacin cuntica: ideas y perspectivas, donde tambin nos comenta acerca de la posibilidad de teleportar el estado cuntico de los sistemas microscpicos sin que stos se desplacen espacialmente.

1 El nmero de componentes electrnicos por unidad de rea se duplica aproximadamente cada dos aos. Gordon E. Moore, Cramming more components onto integrated circuits, Electronics, Volume 38, Number 8, April 19, 1965.

2 Es pertinente mencionar que esta afirmacin se refiere al tiempo de clculo de ciertos algoritmos; en muchos otros aspectos, tal como lo menciona Scott Aaronson en su reciente artculo de Scientific American (2008, vol. 293, nm. 3, pp. 50), las computa-doras cunticas slo proporcionaran una mejora modesta a las computadoras convencionales.

Presentacin

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El entrelazamiento cuntico puede ser explotado para transmitir informacin en forma segura, tal y como lo expone Blas Rodrguez-Lara en su artculo Alicia y Beto se comunican: introduccin a la comunicacin cuntica. El autor aclara tambin que la transmisin de informacin no est exenta de errores. La implementacin de esta tcnica debe incluir mecanismos que corrijan el ruido generado, sobre todo si se trata de claves cifradas como las usadas por las instituciones bancarias. Kamil Bradler describe los pormenores de este procedimiento en su artculo Distribucin de claves cunticas. La primera parte de este nmero especial se cierra con el artculo de Sara Cruz y Oscar Rosas-Ortiz, Estados coherentes y gatos de Schrdinger. En l se muestra que usando luz coherente se pueden construir entrelazamientos cunticos que son una buena alternativa para implementar operaciones en los algoritmos de cmputo cuntico.

En la segunda parte de este nmero, Eduardo Gmez nos habla de los pormenores experimentales de la implementacin de operaciones cunticas con tomos en su artculo Procesadores cunticos atmicos. El autor discute tambin las complicaciones que surgen al intentar mantener atrapados a los rebeldes tomos, que siempre quieren escabullirse por entre las paredes del recipiente que los contiene. Tambin en el mbito experimental, a lo largo de su artculo Mximo Lpez-Lpez y Vctor H. Mndez-Garca nos explican qu son los puntos cunticos y cmo pueden usarse en el diseo de computadoras cunticas. Los algoritmos de clculo cuntico explotan la superposicin lineal de los estados cunticos para mejorar el uso de recursos temporales y espaciales con respecto a sus contrapartes clsicas. Guillermo Morales nos explica los detalles matemticos de este procedimiento en su artculo Codificacin superdensa: caracterstica nica del cmputo cuntico. Todas estas operaciones, requieren de la manipulacin y del control de los sistemas cunticos. Francisco Delgado da cuenta de ello en su artculo Control cuntico: dos enfoques. Por otro lado, en el artculo Caminatas cunticas: definiciones y algoritmos, Salvador E. Venegas Andraca nos muestra cmo pueden implementarse los algoritmos cunticos con el uso de caminatas cunticas, al tiempo que hace una exposicin clara de los diferentes modelos computacionales. Por ltimo, Octavio Castaos cierra el nmero especial de la revista presentndonos un breve panorama histrico de la Creacin de la Divisin de Informacin Cuntica de la Sociedad Mexicana de Fsica, adems de exponer las inquietudes de nuestra comunidad y algunas de las medidas que se piensan tomar para solventar algunos de los rezagos cientficos que esta disciplina enfrenta en nuestro pas. Estn todos ustedes invitados a integrarse como miembros de nuestra nueva divisin en la Sociedad Mexicana de Fsica.

Agradecemos el apoyo secretarial de la Srita. Miriam Lomel Corts as como la colaboracin de los revisores annimos de los artculos que aqu se presentan. La participacin de Karina Jimnez, estudiante del Departamento de Fsica del Cinvestav, fue de enorme ayuda en diversos aspectos del proceso editorial. La disposicin del Dr. Manuel Santos, editor de la revista Cinvestav, permiti la materializacin de este nmero especial. Finalmente, reconocemos el patrocinio del Centro de Investigacin y de Estudios Avanzados (Cinvestav) y agradecemos las facilidades que se nos brindaron para usar este espacio como mecanismo de difusin de todos los artculos que integran este nmero.

Oscar Rosas-Ortiz (Departamento de Fsica, Cinvestav)Roco Juregui (Instituto de Fsica, UNAM)

Sara Cruz y Cruz (UPIITA-IPN)