Uma introdução à teoria da informação quântica e suas aplicações na computação/comunicação.

• Processo: 22/15115-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
• Pesquisador responsável: Fabio Prates Machado
• Beneficiário: Gabriel Alves de Lima Guimarães
• Instituição Sede: Instituto de Matemática e Estatística (IME). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/10555-0 - Modelagem estocástica de sistemas interagentes, AP.TEM
• Assunto(s): Complexidade computacional Computação quântica Mecânica quântica Teoria da informação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Complexidade Computacional | computação quântica | Mecânica Quântica | teoria da informação | teoria da informação

Resumo

Neste projeto de Iniciação Científica iremos estudar questões básicas de computação e da teoria da informação quântica, áreas da ciência que se situam na interface entre mecânica quântica e ciência da computação. Computação quântica e computação clássica não são disciplinas distintas. Na realidade a computação quântica é mais geral, na medida que qualquer algoritmo clássico pode ser, em princípio, implementado num computador quântico.A mecânica quântica apresenta-se como um novo paradigma para a computação através de fenômenos sem análogos clássicos. Em 1982, Richard Feynman publica um artigo entitulado "Simulating physics with computers", onde questiona a eficiência de computadores clássicos na simulação de sistemas físicos quânticos e propõe um simples modelo de computador quântico. A simulação de sistemas físicos viria a ser uma das principais áreas de interesse para a aplicação da computação quântica e vários experimentos já foram realizados utilizando simuladores quânticos, por exemplo, na área de átomos ultrafrios. Mais aplicações foram encontradas nas décadas seguintes, em áreas como criptografia e protocolos de comunicação e há expectativa de que a realização de computadores quânticos viáveis possa contribuir em muitas outras áreas da ciência. A áreas experimentaram grandes avanços teóricos e experimentais nas últimas décadas e, com isso, tornaram-se alvos de grande interesse por organizações privadas e públicas, como a IBM, Google, Microsoft e o próprio Governo dos Estados Unidos. O objetivo desse projeto é introduzir o estudante aos fundamentos da informação e computação quântica, bem como os principais resultados e técnicas conhecidos. Sendo uma área recente e de fronteira, a computação quântica exige conhecimento em tópicos diversos que não são ensinados no currículo atual do bacharelado em física e o projeto visa preparar o aluno para que possa, no futuro, aprofundar-se na área, por exemplo, em um programa de pós-graduação.