Simulador quântico de íons aprisionados aplicado à química: obtenção do estado fundamental de um átomo de hidrogênio

• Processo: 23/04657-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Pesquisador responsável: Celso Jorge Villas-Bôas
• Beneficiário: Matheus da Silva Fonseca
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Íons aprisionados Simulação quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Átomo de hidrogênio | Íons aprisionados | Simulação quântica | Variational Quantum Eigensolver | Simulações Quânticas

Resumo

Desde a primeira idealização de um computador quântico por Richard Feynman em 1982, os estudos em computação quântica se espalharam tanto no meio acadêmico quanto industrial, com um aumento notável nos últimos anos. Entre suas mais diversas aplicações, uma de bastante interesse para áreas como química, farmácia e ciência do materiais são as simulações quânticas. Essas consistem em simular um sistema de interesse (simulado) de difícil controle ou preparação a partir de um outro sistema (simulador) que seja mais fácil de trabalhar, por meio de um mapeamento das propriedades do simulado no simulador. Existem diversos métodos para realizar simulações quânticas, com diferentes objetivos. Neste trabalho pretende-se que o aluno estude o Variational Quantum Eigensolver (VQE), que vem se mostrado bastante eficiente para a obtenção da energia do estado fundamental de átomos e moléculas. Como forma de aplicação do método, espera-se obter a energia do estado fundamental do átomo de hidrogênio.Será possível testar experimentalmente os resultados obtidos utilizando uma plataforma de íons aprisionados do grupo liderado pelo Prof. Dr. Thomas Monz, da Universidade de Innsbruck e nos computadores quânticos da IBM, de acesso livre.Por fim, espera-se que esse trabalho sirva de base para nosso grupo aplicar o VQE em sistemas mais complexos.