Libro Interactivo Computación Cuántica

Como parte del proyecto, se procede a realizar el diseño y planteamiento de un recurso lúdico (libro sensorial) de forma tal que es  posible explicar y mostrar algunos conceptos relacionados a la computación cuántica. De esta manera, es posible comprender el funcionamientos y bases de este tema por medio de la interacción, lo que hace más fácil el entendimiento y asimilación de conceptos que de otra forma resultan abstactos.

Para la construcción del libro sensorial será necesario contar con los siguientes materiales: 

1. Papel construcción u hojas cartulina (mínimo 10 hojas)
2. Tijeras 
3. Goma
4. Dibujos o imágenes.
5. Lapiceros 
6. Folder o portafolio
7. Folios transparentes
8. Regla
9. Opcional: lapices de color, marcadores, decoraciones, stickers, escarcha, botones, paletas…
10. Cutter
11. Cinta transparente
12. Silicón
13. Extra: cubo rubik's para entender concepto de hoja final 

Es importante tomar en cuenta que para esta y todas las otras plantillas, las líneas punteadas hacen referencia a cortes con tijera y las doble líneas que no se encuentran punteadas, son para guiarse con la distribución del espacio o bien para realizar algún doblado de la hoja

Se tomará una de las hojas o cartulinas y en el centro de esta se recortará un círculo del tamaño que desee, se puede tomar como referencia la plantilla mostrada en el instructable. 

En la parte superior del círculo recortado se escribirá en letras grandes “Computación Cuántica” y en la parte de abajo el nombre de la persona. 

Se colocarà otra hoja detrás de la hoja con la que se estaba trabajando inicialmente y se dibujará dentro del círculo un átomo, luego vuelva a dejar de lado la hoja con el átomo. 

La hoja con el título puede decorarla como guste, sea con más dibujos alusivos, imágenes, escarcha, pliegos de papel u otros. Al finalizar, pon esta hoja dentro de un folio transparente y agregala a tu folder.

En la hoja que anteriormente se dibujó un átomo, se colocará en la parte superior como título “Física cuántica”; en cualquier parte que quieras puedes poner el siguiente concepto: “La física cuántica estudia la materia y energía al nivel más fundamental”, en otra parte escribe: “Se estudian componentes muy pequeños, como electrones y protones, quienes funcionan en todo lo que nos rodea”. Cerca de este concepto, puede dibujar un árbol que tenga pequeños átomos en sus hojas. 

Cuando finalices, coloca esta hoja en el segundo folio transparente de tu folder. Recuerde que puede tomar como referencia las plantillas mostradas en el instructable. 

En una hoja nueva coloque el título de “computación cuántica''. 

En un pedazo de cartulina u hoja nueva recorta un rectángulo 7x15 cm, dobla este a la mitad a lo largo y en la parte de adentro escribe “Paul Benioff tiene las primeras ideas de computación cuántica en 1980, al estudiar máquinas de Turing con fundamentos de mecánica cuántica.” Pegue este rectángulo doblado, para que quede en forma de libro. 

En otro pedazo de cartulina u hoja nueva, preferiblemente de color gris, recorte otro rectangulo, esta vez de 10x14, esta doblala a lo largo. Esta va a ser una computadora, entonces en la parte de adentro de abajo puedes dibujar un teclado y arriba dibuja el borde de la pantalla, dentro de esta pon “Es la rama de la informática que, por medio de la mecánica cuántica, busca realizar cálculos con sistemas más eficientes gracias a la mecánica cuántica.”. En la parte de afuera de nuestra computadora puedes ponerle dibujarle un logo o ponerle una calcomanía. Pega este rectángulo debajo del otro. 

A esta hoja hazle huecos con un sacabocados y coloca después del segundo folio. 

Necesitarás dos hojas del mismo color. 

En una de estas hojas coloca el título “Computador y  Computador cuántico.”

Debajo del título, dibuja con lapiz una línea de 2 cm a lo ancho, centrada. A unos 6 cm debajo de esta, recorta un rectángulo de 8x5 cm. Alrededor de este dibuja una computadora o un monitor. A 6 cm debajo del rectangulo dibuja otra línea a lapiz de 2 cm.

En otra nueva hoja recorta un rectángulo largo de 8x10 cm. Haz una división en un lápiz a los 5 cm de largo. En la parte de arriba escribe el concepto de Computador: “procesador de información de propósito general, que puede utilizarse para resolver no solo un único tipo de problema. ” En la parte de abajo escribe el concepto de computador cuantico: “Colección de bits sobre los que es posible:

1. Preparar cada qubit en un estado conocido
2. Medir la base de los qubit
3. Aplicar puertas universales sobre cualquier subconjunto de qubits
4. Que los qubits solo evolucionen de la manera prevista en las pruebas.”

Recorta en otra hoja un pedazo largo de un centímetro de ancho. Pega este detrás del rectángulo anteriormente realizado.

En la hoja con el título, recorta las líneas de 2 cm con ayuda de un cutter. Por la parte de atrás, mete las “tiras” del rectángulo de conceptos, verás que es posible hacer aparecer el concepto deseado si jalas las tiras. 

Pega esta hoja sobre otra hoja, preferiblemente del mismo color. Es importante que eches goma solo en los bordes. 

Cuando termines, hazle huecos a esta hoja con un sacabocados y agregala a tu folder.

En una hoja nueva escribe el título “qubit”. 

Debajo escribe su concepto “es la unidad básica de información cuántica”. 

Debajo de esto puedes hacer un dibujo o pegar una foto del símbolo o representación del qubit.

Como en la hoja anterior, se va a hacer una ventanita de información pero más pequeña. Para esto recorta un cuadrado de 1x1 cm en la hoja y encima de este coloca el título “BIT”. Has dos incisiones a 1.5 cm del cuadrado.

Recorta una tira larga de 1x6 cm. Haz con lapiz divisiones a los 2, 3 y 4 cm. En uno de los cuadrados has un 1 y en el otro un 0. Luego inserta la tira en los huecos, para que sean visibles el 0 o el 1 al jalarla.

Debajo de esto escribe “el bit tiene dos estados fijos, es o 0 o 1”

Al otro lado escribe como título “qubit”. Para esto utiliza un folio transparente y recorta un cuadrado de 3x3 cm. Dentro de este pon un 0 y un 1 y cierra los bordes con cinta. Pegalo a la derecha de lo anterior, con cinta o silicón. Abajo pon “Puede ser uno y cero al mismo tiempo”

Pon como título “Entrelazamiento” y debajo escribe el concepto “hay una sobreposición sensorial y dos estados ya no son individuales, sino que son uno solo”. Debajo escribe como subtítulo “Ejemplo: el gato de Schrödinger”.

Recorta un rectángulo de 8x16, preferiblemente de color cafe o amarillo y doblalo a la mitad por su largo. Dentro de este dibuja o pega la imagen de un gato. Por fuera, puedes decorar la caja con paletas o postales de envíos. 

A la derecha de la caja escribe “En el experimento del gato de Schrodinger. Hay un gato en una caja, pero no se sabe si este gato está vivo o muerto, por lo cual es ambas cosas al mismo tiempo, tanto vivo como muerto. De la misma forma, los qubits pueden ser tanto 1 como 0 al mismo tiempo”

Cuando finalices puedes hacerle huecos a la hoja y agregarla a tu folder.

En la siguiente hoja escribe dos títulos como gustes en la página, “puertas” y “decoherencia”. 

Recorta un cuadrado de 10x5 y doblalo a la mitad. Adentro, dibuja el diagrama de qubit y bit (está en el instructivo):

En la parte de afuera escribe “las puertas de los qubit son reversibles” y al apar de donde pegues el cuadrado, escribe “las puertas son dispositivos que realizan operaciones sobre los cubits” 

Con esto se quiere representar que, en los bits, las puertas eligen un solo estado fijo a partir de las entradas. 

Sin embargo, en los qubits al salir se brinda suficiente información como para reconstruir los estados anteriores.

Debajo del título “decoherencia” escribe “Puede haber destrucción de información debido a acoplamientos con otros sistemas”. Debajo de esto pon nuevamente la imagen o realiza el dibujo de un gato y también puedes dibujar una caja abierta. Junto a esto escribe: “En el ejemplo del gato de Schrodinger, sería como abrir la caja, porque entonces ya sabremos el estado del gato”.

Pon esta hoja dentro de un folio y añadelo a tu folder

En una hoja nueva escribe el título “Aplicaciones de la computacion cuántica”. Llena esta página con imágenes o dibujos de computadores, medicinas y robots. 

Pon esta hoja dentro de un folio y agregalo a tu folder.

En una hoja nueva escribe el título “La clave cuántica”, 

Recorta dos rectángulos de 6x12 cm y doblamos a la mitad por el largo. En uno de ellos escribe por fuera “¿Qué es?” y por dentro “Es el envío seguro de mensajes” y en el otro escribe por fuera  “¿Cómo funciona?” y por dentro  “Los qubits no se pueden leer sin ser modificados (por el entrelazamiento) por lo que se sabría si alguien interceptó el mensaje”

Imagina que dentro de un cubo rubik puedes guardar un mensaje secreto, pero para poder ver el mensaje debes realizar una rotación.

Si el cubo de rubik está en rojo cuando envías el mensaje a tu amigo, él lo recibe en rojo y cambia la fila de abajo a amarillo. Si le preguntas en qué color lo recibió, él dirá que rojo.

Sin embargo, si alguien intercepta el mensaje cuando tú lo envías, deberá realizar algún movimiento antes de mandárselo a tu amigo. Entonces cuando tu amigo lo reciba, ya no va a estar todo en rojo y sabrán que alguien más leyó el mensaje. 

Esta lógica se utiliza en la computación cuántica para enviar mensajes de forma segura.