Computação e internet quântica

• Processo: 22/07594-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação
• Pesquisador responsável: Fabio Kon
• Beneficiário: André Nogueira Ribeiro
• Instituição Sede: Instituto de Matemática e Estatística (IME). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50937-1 - INCT 2014: da Internet do Futuro, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/06452-2 - Passeios quânticos e suas aplicações em redes quânticas, BE.EP.IC
• Assunto(s): Computação quântica Comunicação quântica Internet quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Circuitos quânticos | computação quântica | comunicação quântica | internet quântica | programação em computadores quânticos | Computação e Internet quântica

Resumo

A computação quântica nasceu a partir da ideia de criar uma máquina capaz de simular sistemas quânticos mais complexos, proposta pelo físico Richard Feynman e pelo matemático Yuri Manin. O esforço para tais simulações em computadores clássicos cresce exponencialmente em função do tamanho do sistema, o que as inviabiliza para qualquer problema de tamanho interessante. Além desse foco, estudos na área de algoritmos também obtiveram sucesso com a computação quântica, em que algoritmos consideravelmente mais rápidos do que os clássicos já foram propostos, como o algoritmo de Shor para a fatoração de números. Destaca-se também, o fato de que a computação quântica é um objeto de estudo com uma gama de novas possibilidades a serem exploradas, o que a torna mais instigante e promissora. No cenário atual, empresas como a Google e a IBM, destaques nesse ramo, possuem máquinas quânticas funcionais, que demonstram a grande relevância desse estudo, ao passo que são capazes de realizar tarefas inacessíveis aos computadores clássicos (conforme publicações da Google em 2019 e da IBM em 2021). Alguns dos desafios encontrados no trabalho de aprimorar tais computadores são aumentar o número de qubits (unidade básica de memória de um computador quântico), diminuir ruídos e aumentar o tempo de coesão (tempo de duração dos fenômenos quânticos para executar um algoritmo). Nesta iniciação científica, motivado pelo que foi apresentado, o bolsista, durante o primeiro ano, irá estudar de forma sistemática os principais conceitos da Computação Quântica e da Comunicação Quântica. Em particular, alguns dos conceitos que serão estudados são qubit, portas lógicas, propriedades da física quântica, circuitos, algoritmos, linguagem de programação em computadores quânticos, interferência, estados de Bell, teleporte quântico, emaranhamento quântico, purificação e correção de erros nesse contexto e repetidores quânticos. O trabalho terá como resultado um conjunto de slides de seminários que serão disponibilizados publicamente no website do projeto ( https://interscity.org/quantum-internet). Por fim, o conhecimento adquirido ao longo desse primeiro ano servirá de base para a proposta a ser desenvolvida no segundo ano do projeto, que envolverá pesquisa original envolvendo a proposição e avaliação de novos protocolos para a Internet Quântica.(AU)