Lenguaje de programación cuántico QML con historial, reversibilidad y cálculo lambda con mediciones

Abstract

La investigación en el cómputo cuántico permite pensar de una forma nueva y diferente la computación, teniendo la ambición de solucionar problemas de manera más eficiente que con el cómputo clásico. Por ahora, las tareas convencionales no se pueden desarrollar de manera práctica en una computadora cuántica, sin embargo, sí se puede pensar y desarrollar abstracciones de éstas, por ejemplo a través de lenguajes de programación cuánticos, siendo el núcleo de esta investigación, en particular el lenguaje Quantum Meta Language (QML). Se presenta un modelo semántico que incorpora reversibilidad a través de una pista de historial para el lenguaje de programación cuántico QML, considerando datos clásicos y cuánticos, omitiendo mediciones. Con la pila de historial, la reversibilidad puede aplicarse explícita y naturalmente a partir de las reglas propuestas. El lenguaje se trabaja gradualmente, inicialmente con datos clásicos y un procedimiento similar al clásico se extrapola con datos cuánticos. Además, se vincularon los lenguajes QML y cálculo lambda cuántico, dando como producto una sintaxis con mediciones cuánticas, semántica operacional, reglas de tipado y ciertas pruebas formales.