Ítem
Acceso Abierto
Aplicación del algoritmo de grover en búsquedas no estructuradas: análisis y comparación de la eficiencia de algoritmos de búsqueda con algoritmos cuánticos.
Título de la revista
Autores
Paloma Alarcon, Stiven
Fecha
2025-12-11
Directores
Avilán Vargas, Nicolás Guillermo
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad del Rosario
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Resumen
El objetivo de esta investigación es proponer una implementación del algoritmo de Grover, un método cuántico que permite reducir significativamente el tiempo de búsqueda en bases de datos no estructuradas. Se aplicó una metodología que integró diferentes experimentos en simuladores y una computadora cuántica en el cual se incluyó el análisis del algoritmo cuántico, y se compara con los algoritmos clásicos deterministas en diferentes escenarios de búsquedas. Se estructura la arquitectura del algoritmo ajustando los parámetros que lo constituyen y tipo de búsqueda. Por ende, dando una versión de los fundamentos de la computación cuántica, destacando los principios de superposición y entrelazamiento como elementos clave para abordar problemas de búsquedas en listas no ordenadas con tecnologías cuánticas. Asimismo, se introducen los conceptos de qubits, compuertas cuánticas, circuitos cuánticos, y se describe la interpretación geométrica de su acción sobre los estados cuánticos mediante la esfera de Bloch. Se detalla el funcionamiento del algoritmo de Grover con la utilización de simuladores cuánticos y su escalabilidad en la computadora cuántica $ibm\_brisbane$, para la estructuración de la solución a problemas de búsqueda en listas no ordenadas, explicando cómo logra una aceleración cuadrática al reducir la complejidad de búsqueda de \( O(N) \) a \( O(\sqrt{N}) \). Esta investigación siguió un enfoque cuantitativo, experimental y comparativo, visualizando como este algoritmo representa una ventaja computacional significativa en la resolución de problemas de búsqueda en estructuras de datos no organizadas y con el objeto experimental del tamaño de la búsqueda.
Abstract
The objective of this research is to propose an implementation of Grover’s algorithm, a quantum method that significantly reduces search time in unstructured databases. A methodology was applied that integrated diferent experiments on simulators and a quantum computer, which included the analysis of the quantum algorithm, comparing it with classical deterministic algorithms in different search scenarios. The algorithm's architecture is structured by adjusting its constituent parameters and the search type. Consequently, the study presents an overview of the fundamentals of quantum computing, highlighting the principles of superposition and entanglement as key elements for addressing search problems in unordered lists using quantum technologies. Likewise, it introduces the concepts of qubits, quantum gates, and quantum circuits, and describes the geometric interpretation of their action on quantum states through the Bloch sphere. The operation of Grover’s algorithm is detailed using quantum simulators and its scalability on the quantum computer $ibm\_brisbane$, to structure solutions to search problems in unordered lists, explaining how it achieves quadratic speedup by reducing search complexity from \( O(N) \) a \( O(\sqrt{N}) \). This research followed a quantitative, experimental, and comparative approach, visualizing how this algorithm represents a significant computational advantage in solving search problems in unorganized data structures, with the experimental object being the size of the search.
Palabras clave
Computación Cuántica , Algoritmo de Grover , Circuitos Cuánticos , Búsqueda no estructurada
Keywords
Quantum Computing , Grover's Algorithm , Quantum Circuits , Unstructured search
