Simulador de circuitos cuánticos Quirk: guía para desarrolladores

Quirk: Un Simulador de Circuitos Cuánticos en el Navegador para Aprender los Fundamentos

Quirk es una herramienta web para simular circuitos cuánticos en tiempo real. Desarrollada por Craig Gidney de Google para prototipado rápido y visualización de operaciones cuánticas. El simulador actualiza el estado del circuito cada 0,1 segundos sin activación manual, acelerando experimentos 100 veces en comparación con JavaScript puro.

Adecuado para desarrolladores de nivel medio y senior que aprenden computación cuántica: probar hipótesis, depurar circuitos pequeños de hasta 16 cúbits, demostrar algoritmos sin instalar software.

Interfaz y Navegación

El menú principal incluye documentación, videos, código fuente y circuitos de ejemplo. El espacio de trabajo se divide en paneles:

• Superior: Puertas básicas, sondas, pantallas.
• Inferior: Puertas avanzadas, aritmética.
• Campo central: Arrastrar y soltar puertas.

A la izquierda de los cúbits hay indicadores de estado (|0⟩, |1⟩, |+⟩, |-⟩, |i⟩, |-i⟩). Elimina una puerta arrastrándola fuera. La URL codifica el circuito para guardarlo.

Codificación por colores:

• Blanco: Puertas estáticas.
• Amarillo: Animadas (rotando en tiempo real).
• Gris: Multi-cúbit.
• Verde/azul: Pantallas (Amps muestra amplitudes complejas).

Al pasar el cursor sobre un elemento, se revela su matriz y ejes de rotación.

Grupos de Puertas y Elementos

Sondas y Pantallas

Las sondas extraen información sin alterar el estado, útiles para depuración. Las pantallas muestran amplitudes y probabilidades en cualquier punto del circuito.

Rotaciones y Operaciones Básicas

• Medias vueltas: X/Y/Z a 180°, H (superposición), Swap.
• Cuartos de vuelta: √X/√Y/√Z (90°), S (√Z).
• Octavos de vuelta: T (45°), raíces fraccionarias.

Giratorio: Rotación continua, ángulo ajustado arrastrando.

Formulaico: Fórmulas con t, x, y (ej., sin(t)).

Parametrizado: Variable A para ángulos, dependiente de entradas.

Grupos Avanzados

• Muestreo: Mediciones probabilísticas sin ramificación, recalculadas al hacer clic.
• Paridad: Control de paridad para un grupo de cúbits.
• Sondas X/Y: Mediciones en bases X/Y.
• Orden: Inversión del orden de cúbits para aritmética.
• Frecuencia: QFT, gradientes para ajuste de fase.

Otros incluyen aritmética en registros cuánticos (suma, multiplicación).

Circuitos de Ejemplo Integrados

Quirk incluye circuitos de demostración para algoritmos clave:

• Búsqueda de Grover: Búsqueda en O(√N), iteraciones aumentan probabilidad.
• Encontrar Período de Shor: Período B^r ≡ 1 mod R, picos tras QFT.
• Prueba de Desigualdad de Bell: Violación del realismo local mediante entrelazamiento.
• Teletransporte Cuántico: Transferencia de estado a través de entrelazamiento.
• Codificación Superdensa: 2 bits clásicos en 1 cúbit + par.
• Borrador de Elección Retardada: Borrado de ruta retroactivo, interferencia por elección.

| Circuito | Efecto Clave | Cúbits |

|----------|--------------|--------|

| Grover | Probabilidad crece | 3-5 |

| Shor | Picos en 1/r | 8+ |

| Bell | Correlaciones > clásicas | 4 |

| Teletransporte | Transferencia sin copiar | 3 |

| Superdensa | Decodificación 100% | 2 |

| Borrador | Interferencia a posteriori | 4 |

Limitaciones y Aplicaciones

Máximo 16 cúbits—para prototipos, no producción. Sin puertas personalizadas por UI, estadísticas de detector u optimización móvil. Puertas ocultas accesibles por URL.

Ventajas para desarrolladores:

• Sin registro, respuesta instantánea.
• Visualización de estado en tiempo real.
• Código abierto (Apache 2.0).

Ideal para comprensión intuitiva: superposición, entrelazamiento, QFT sin código.

Puntos Clave

• Simulación en tiempo real (0,1s/fotograma) acelera iteraciones.
• Pantallas muestran estados dentro del circuito, no solo salida.
• Soporte para fórmulas/parámetros para puertas dinámicas.
• Ejemplos integrados de algoritmos clave (Grover, Shor).
• Límite de 16 cúbits—enfoque en aprendizaje, no escalado.

— Editorial Team