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Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Informação Quântica

Processo: 08/57856-6
Modalidade de apoio: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 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Computacao Quantica | Criptografia Quantica | Informacao Quantica

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)

Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio::
El frío cálido 
El frío cálido 
El frío cálido 
Heated up by the cold 
Diablerie quantique 
Una diablura cuántica 
Una diablura cuántica 
Quantum trickster 
Una diablura cuántica 
Desorden irreversible en el mundo de los átomos 
Diabrura quântica 
Desordem irreversível no mundo dos átomos 
Máquinas de espines 
Machine de <em>spins</em> 
Máquinas de espines 
Máquinas de <em>spins</em> 
A nova onda dos qubits 
La nueva onda de los qubit 
A nova onda dos qubits 
Colores enmarañados 
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Publicações científicas (18)
(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)
DECORDI, G. L.; VIDIELLA-BARRANCO, A.. Sudden death of entanglement induced by a minimal thermal environment. Optics Communications, v. 475, . (08/57856-6)
CORREA, JR., CLOVIS; VIDIELLA-BARRANCO, A.. Hybrid entanglement between a trapped ion and a mirror. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS, v. 133, n. 5, . (08/57856-6, 05/51689-2)
SOUZA, DOUGLAS DELGADO DE; VIDIELLA-BARRANCO, A.. Quantum phase estimation with squeezed quasi-Bell states. OPTIK, v. 244, . (08/57856-6)
MALVEZZI, A. L.; KARPAT, G.; CAKMAK, B.; FANCHINI, F. F.; DEBARBA, T.; VIANNA, R. O.. Quantum correlations and coherence in spin-1 Heisenberg chains. Physical Review B, v. 93, n. 18, . (12/18558-5, 08/57856-6, 15/05581-7, 14/21792-5, 14/20941-7)
FANCHINI, F. F.; KARPAT, G.; CAKMAK, B.; CASTELANO, L. K.; AGUILAR, G. H.; JIMENEZ FARIAS, O.; WALBORN, S. P.; SOUTO RIBEIRO, P. H.; DE OLIVEIRA, M. C.. Non-Markovianity through Accessible Information. Physical Review Letters, v. 112, n. 21, . (12/18558-5, 12/50464-0, 08/57856-6)
LANDULFO, ANDRE G. S.; LIMA, WILLIAM C. C.; MATSAS, GEORGE E. A.; VANZELLA, DANIEL A. T.. From quantum to classical instability in relativistic stars. Physical Review D, v. 91, n. 2, . (08/57856-6, 13/12165-4, 12/00737-0, 07/55449-1)
CAKMAK, BARIS; KARPAT, GOEKTUG; FANCHINI, FELIPE F.. Factorization and Criticality in the Anisotropic XY Chain via Correlations. Entropy, v. 17, n. 2, p. 790-817, . (12/18558-5, 14/20941-7, 12/50464-0, 08/57856-6)
DECORDI, G. L.; VIDIELLA-BARRANCO, A.. Two coupled qubits interacting with a thermal bath: A comparative study of different models. Optics Communications, v. 387, p. 366-376, . (08/57856-6, 05/51689-2)
LIU, BI-HENG; HU, XIAO-MIN; CHEN, JIANG-SHAN; ZHANG, CHAO; HUANG, YUN-FENG; LI, CHUAN-FENG; GUO, GUANG-CAN; KARPAT, GOKTUG; FANCHINI, FELIPE F.; PIILO, JYRKI; et al. Time-invariant entanglement and sudden death of nonlocality. Physical Review A, v. 94, n. 6, . (12/18558-5, 14/20941-7, 15/05581-7, 08/57856-6)
KARPAT, G.; CAKMAK, B.; FANCHINI, F. F.. Quantum coherence and uncertainty in the anisotropic XY chain. Physical Review B, v. 90, n. 10, . (12/18558-5, 12/50464-0, 08/57856-6)
MA, ZHIHAO; CHEN, ZHIHUA; FANCHINI, FELIPE FERNANDES; FEI, SHAO-MING. Quantum Discord for d circle times 2 Systems. SCIENTIFIC REPORTS, v. 5, . (08/57856-6, 12/50464-0)
DEBARBA, TIAGO; FANCHINI, FELIPE F.. Non-Markovianity quantifier of an arbitrary quantum process. Physical Review A, v. 96, n. 6, . (08/57856-6, 15/05581-7, 17/07787-7)
NETO, ALAOR CERVATI; KARPAT, GOKTUG; FANCHINI, FELIPE FERNANDES. Inequivalence of correlation-based measures of non-Markovianity. Physical Review A, v. 94, n. 3, . (15/05581-7, 08/57856-6, 12/18558-5)
MARINELLO, G.; PATO, M. P.. A pseudo-Hermitian beta-Hermite family of matrices. PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, v. 444, p. 1049-1061, . (08/57856-6, 11/18998-2)
DE OLIVEIRA, THIAGO R.; CORNELIO, MARCIO F.; FANCHINI, FELIPE F.. Monogamy of entanglement of formation. Physical Review A, v. 89, n. 3, . (08/57856-6, 12/50464-0)
VIDIELLA-BARRANCO, A.. Evolution of a quantum harmonic oscillator coupled to a minimal thermal environment. PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, v. 459, p. 78-85, . (08/57856-6, 05/51689-2)
REINA, JOHN H.; SUSA, CRISTIAN E.; FANCHINI, FELIPE F.. Extracting Information from Qubit-Environment Correlations. SCIENTIFIC REPORTS, v. 4, . (08/57856-6, 12/50464-0)
PINTO, JOAO P. G.; KARPAT, GOKTUG; FANCHINI, FELIPE F.. Sudden change of quantum discord for a system of two qubits. Physical Review A, v. 88, n. 3, . (08/57856-6, 12/50464-0)

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