Evaluación de la viabilidad técnica y optimización del algoritmo de shor en procesadores nisq: un estudio comparativo de fidelidad y transpilación en IBM quantum

Estudiante: Villota Freire, Christopher Y Asesor: López Melo, Jorge Hernán (2026) Evaluación de la viabilidad técnica y optimización del algoritmo de shor en procesadores nisq: un estudio comparativo de fidelidad y transpilación en IBM quantum. Project Report. Universidad de Nariño, Pasto, Colombia.

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Resumen

Este trabajo de grado evalúa la viabilidad técnica y el desempeño del algoritmo de Shor para la factorización del entero N = 15 en procesadores cuánticos NISQ de IBM, comparando los resultados obtenidos en tres entornos de ejecución progresivamente más realistas: simulación ideal, simulación con modelo de ruido calibrado (Fake Backend basado en ibm_torino) y ejecución en el procesador real ibm_torino (familia Heron r1, 133 qubits superconductores). La implementación se realizó en Python utilizando el SDK Qiskit. Se aplicaron tres estrategias de optimización y supresión de errores: el algoritmo de ruteo SABRE para adaptar el circuito a la topología Heavy-Hex, el Desacoplamiento Dinámico (DD) para reenfocar la decoherencia y el Pauli Twirling (PT) para convertir errores coherentes en ruido estocástico. El desempeño se cuantificó mediante la fidelidad de Hellinger y la probabilidad de éxito experimental (PST). Los resultados demuestran experimentalmente la ejecución exitosa de una versión compilada del algoritmo de Shor para N = 15 en hardware real, recuperando los factores 3 × 5 a partir de la fase medida, con una señal máxima de PST = 82,8 % y una tasa de éxito cercana al 90 % en la extracción de los factores no triviales sobre las bases coprimas válidas. En el conjunto de configuraciones evaluadas, el nivel de optimización del transpilador fue la variable de control con mayor impacto observado sobre la señal experimental, con una ganancia de hasta dos órdenes de magnitud en PST entre opt=0 y opt=2 sobre la base a = 4. Por contraste, las técnicas de supresión de errores mostraron un efecto contraproducente en el régimen estudiado: el Desacoplamiento Dinámico degradó la señal en más de 60 puntos porcentuales. Se documenta, sobre las dos bases con medición dependiente, disponibles en ambos entornos, que el Fake Backend utilizado subestima la calidad del hardware real en el régimen de circuitos de profundidad moderada estudiado. El trabajo aporta evidencia experimental y una metodología reproducible para futuros estudios en computación cuántica en la Universidad de Nariño. En la sustentación los pares evaluadores fueron Paola Concha Obando y Oscar Cadena Ibarra

Tipo de Elemento:	Monografía (Project Report)
Palabras Clave:	computación cuántica, algoritmo de Shor, era NISQ, IBM Quantum, transpilación, SABRE, Desacoplamiento Dinámico, Pauli Twirling, fidelidad de Hellinger.
Asunto:	Q Ciencias > Q Science (General) Q Ciencias > QC Physics
Division:	Facultad de Ciencias Exactas y Naturales > Programa de Física > Trabajos de grado
Depósito de Usuario:	Prof. Yithsbey / Y. Giraldo
Fecha Deposito:	21 Aug 2026 20:16
Ultima Modificación:	21 Aug 2026 20:16
URI:	http://sired.udenar.edu.co/id/eprint/19407

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