Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Informação Quântica

• Processo: 08/57856-6
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de julho de 2009 - 31 de março de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Convênio/Acordo: CNPq - INCTs
• Pesquisador responsável: Amir Ordacgi Caldeira
• Beneficiário: Amir Ordacgi Caldeira
• Instituição-sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 09/16369-8 - Informação quântica no espaço de fase, BP.PD; 09/18336-0 - Partículas relativísticas e excitações similares em matéria condensada, BP.DD
• Assunto(s): Mecânica quântica Informação quântica Computação quântica Criptografia quântica

Resumo

A informação quântica é uma disciplina em que são estudados métodos para caracterizar, transmitir, processar, armazenar, compactar e utilizar computacionalmente a informação contida em sistemas quânticos. Essas características têm motivado o estudo detalhado de um grande número de sistemas físicos, buscando-se candidatos apropriados para a realização dessas tarefas. Trata-se de um tema amplo e multidisciplinar, que teve um desenvolvimento acelerado nos últimos anos, motivado de um lado pelo seu interesse fundamental, e de outro pelas perspectivas de aplicação em computação, comunicações e criptografia. A presente proposta trata da formação de um Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia - Informação Quântica (INCT-IQ). A importância deste instituto deriva da necessidade de desenvolver no país pesquisas básicas que conduzam ao desenvolvimento de tecnologias nas áreas de computação e comunicação quântica. Em particular, a pesquisa para o desenvolvimento de tecnologias de comunicação, utilizando a criptografia quântica, é extremamente importante, já que este é o único método de transmitir informação intrinsecamente inviolável. Este fato é responsável pelo grande interesse em sistemas de criptografia quântica no nível governamental e pela produção de sistemas protótipos por diversos grupos de pesquisa. Interesse adicional na área decorre de que um computador quântico poderá realizar tarefas que são intratáveis com computadores clássicos. O principal exemplo deste tipo de problema é a fatoração de grandes números. A fatoração e outras operações matemáticas semelhantes formam a base dos atuais métodos de criptografia clássica. A construção de um computador quântico ameaçará a segurança dos atuais métodos de comunicação e comércio eletrônico. Portanto, tanto do ponto de vista acadêmico quanto do ponto de vista comercial e estratégico, fica evidente a necessidade de levar o Brasil à fronteira do conhecimento nesta área, de forte envolvimento internacional. Para situar o INCT-IQ dentro do contexto do desenvolvimento internacional e estado da arte da Informação Quântica, faremos uma breve introdução histórica do tema, enfatizando os principais avanços teóricos e experimentais, assim como os resultados recentes mais importantes. Começamos fazendo um paralelo entre a revolução industrial nos séculos 18 e 19 e a revolução da informação que está em pleno andamento. A primeira foi possível, em grande parte, por causa dos avanços da Ciência da época, tais como o desenvolvimento das teorias da termodinâmica e do eletromagnetismo. A segunda vem sendo impulsionada pelo rápido desenvolvimento de diversas tecnologias de informação, cujos fundamentos estão em duas teorias: a mecânica quântica e a teoria da informação. Através da mecânica quântica chegou-se aos dispositivos semicondutores e ao laser, por exemplo, que são encontrados em computadores, na internet, telefones celulares, aparelhos de CD e DVD, máquinas fotográficas digitais e muitos outros. A teoria da informação, de sua parte, levou a avanços na quantificação e manipulação da informação que podem ser exemplificados pela compactação de informação digital, como em arquivos de música MP3. O caráter fundamental dos avanços nestas duas teorias contrasta com o grande impacto que eles tiveram e veem tendo no dia a dia das pessoas comuns, materializados em aplicações tecnológicas. Atualmente, encontramo-nos no início de uma nova fase desta revolução da informação em que o caráter quântico dos dispositivos desempenha um papel fundamental. Embora a maior parte dos equipamentos, tanto de comunicação quanto de processamento de informação, empregue dispositivo cujo funcionamento depende das leis da mecânica quântica (tais como o transistor), a informação em si é de natureza clássica. São os chamados bits clássicos de um computador comum ou de um canal de comunicação digital. A evolução dos dispositivos de processamento de bits clássicos aponta para a miniaturização dos componentes eletrônicos. Eventualmente, os aspectos quânticos da informação terão que ser enfrentados e compreendidos tanto pelos físicos como pelos engenheiros. Seja pela possibilidade crescente de tirar proveito das propriedades quânticas dos sistemas físicos para acelerar o processamento e aumentar a segurança na transmissão da informação, seja pelo fato de que a integração dos componentes eletrônicos acabará inevitavelmente ingressando na escala de grandeza microscópica, a evolução dos sistemas de informação exigirá uma abordagem quântica também da informação e não apenas dos dispositivos. Em consequência desta situação, nos últimos anos foi iniciada uma grande corrida científica e tecnológica, na qual o domínio e a manipulação de propriedades quânticas da matéria e da radiação desempenham o papel principal... (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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