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Uma introdução à computação quântica (cq) a partir de uma perspectiva histórica, abordando a dualidade onda-partícula e as vantagens teóricas da utilização de fenômenos quânticos na representação e processamento de informação. O texto é baseado em um minicurso oferecido pelos professores bernardo lula júnior e aércio ferreira de lima da universidade federal de campina grande e é destinado a estudantes de graduação de ciências exatas.
Tipologia: Notas de estudo
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por Bernardo Lula Júnior^1 e Aércio Ferreira de Lima^2 (^1) Departamento de Sistemas e Computação Universidade Federal de Campina Grande [email protected] (^2) Departamento de Física Universidade Federal de Campina Grande [email protected] Caixa Postal 10106 58.109-970 Campina Grande, PB Tel: (83) 3310.
O algoritmo de Deutsch reescrito na nova linguagem teve, então, uma ampla repercussão, pois a linguagem dos qubits (análogo quântico ao bit clássico) e portas lógicas quânticas era similar à linguagem de circuitos lógicos/digitais amplamente conhecida. Daí em diante, outros algoritmos quânticos foram desenvolvidos e difundidos [6] utilizando-se a linguagem matemática associada à linguagem de circuitos quânticos. Porém, esse aparato descritivo e interpretativo não deixa transparecer facilmente os fenômenos físicos subjacentes e o entendimento desses fenômenos é fundamental para se adquirir uma base sólida para a perfeita compreensão das operações envolvidas e dos resultados que podem ser obtidos por um algoritmo quântico.
O objetivo deste curso é prover aos estudantes de graduação de qualquer área de ciências exatas um texto em português que lhes estimule a estudar o assunto. O tema será abordado a partir de uma motivação histórica: o advento da Mecânica Quântica e a dualidade onda x partícula. A visão do objeto (estado do sistema) como uma onda e não apenas matéria é fundamental para o entendimento de como se pode utilizar os fenômenos quânticos para a resolução de problemas. O tema será apresentado em aulas expositivas baseadas em exemplos e demonstração de algoritmos quânticos utilizando um simulador de circuitos quânticos.
Alunos de cursos de graduação da área de ciências exatas.
Datashow e quadro branco.
Fazendo uso dos conceitos e fenômenos da Mecânica Quântica poderemos desenvolver algoritmos e construir máquinas que resolvam problemas computáveis de forma extremamente rápida. Porém, é preciso ressaltar, não implica em construir máquinas de maior poder computacional do que a máquina de Turing. Esperamos que o texto produzido ajude a popularizar a CQ e estimule o interesse no assunto entre os estudantes dos cursos de graduação na área de ciências exatas.
[1] P. Benioff. The computer as a physical system: A microscopic quantum mechanical Hamiltonian model of computers as represented by Turing machines. J. Stat. Phys ., (5):563-591, 1980. [2] R.P.Feynman. Simulating physics with computers. Int. J. Theor. Phys ., 21:467, 1982 [3] C.P. Williams and S.H. Clearwater. Explorations in Quantum Computing, Springer-Verlag, 1998. [4] D.Deutsch. Quantum theory, the Church-Turing Principle and the universal quantum computer. Proc. R. Soc. Lond. A , 400:97, 1985. [5] D.Deutsch. Quantum computational networks. Proc. R. Soc. Lond. A , 425:73,
[6] M.A.Nielsen and I.L.Chuang. Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University, 2000. [7] G.E.M.Cabral, B.Lula Jr. and A.F. de Lima. Zeno: a New Graphical Tool for Design and Simulation of Quantum Circuits. Proceedings of SPIE Defense and Security Symposium , 2005 [8] G.E.M.Cabral, B.Lula Jr. and A.F. de Lima. Interpretando o Algoritmo de Deutsch no Interferômetro de Mach-Zehnder, Revista Brasileira de Ensino de Física , 26(2):109- 116, 2004.
