Investigando a complexidade de protocolos de mitigação/supressão de erros em computação quântica

• Processo: 25/11307-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 15 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 14 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Pesquisador responsável: Celso Jorge Villas-Bôas
• Beneficiário: Matheus da Silva Fonseca
• Supervisor: Marco Cerezo
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Los Alamos National Laboratory, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/18240-0 - Simulação de moléculas em computadores quânticos, BP.MS
• Assunto(s): Complexidade computacional Computação quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Complexidade Computacional | computação quântica | Mitigação e correção de erros | Computação quântica

Resumo

Esse projeto de pesquisa investiga técnicas de mitigação/supressão de erro em Algoritmos Quânticos Variacionais (VQAs), com foco particular no Variational Quantum Eigensolver (VQE) para dispositivos quânticos da era Noise Intermediate-Scale Quantum(NISQ) e da fase inicial de tolerância a falhas (early fault tolerant - EFT). O estudo combina análises teóricas de complexidade computacional com implementações práticas em hardwares quânticos, examinando como diferentes protocolos de correção e mitigação de erro (incluindo Clifford Data Regression, symmetry verification e magic state injection) afetam a complexidade computacional de VQAs.O trabalho expande a pesquisa de mestrado do candidato, já em andamento na UFSCar, que estabeleceu bases nos ansatzes Unitary Coupled Cluster Singles and Doubles (UCCSD) e k-Unitary Pair Coupled Cluster Generalized Singles and Doubles (k-UpCCGSD), além de técnicas de otimização de medidas. Por meio de um estágio internacional no Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL) sob a supervisão do Dr. Marco Cerezo, o projeto irá analisar a escalabilidade das técnicas de mitigação e correção de erro para sistemas moleculares e estabelecer limites de complexidade para implementações práticas.Entre os resultados esperados, destacam-se: Uma comparação compreensível do aumento de custo computacional devido a mitigação e supressão de erros, protocolos otimizados para aplicações em química quântica e disseminação de resultados a partir de conferências e artigos. A pesquisa irá trazer avanços significativos para implementação prática do VQE em computadores quânticos à curto prazo enquanto reforça colaborações entre Brasil e Estados Unidos no campo da ciência da informação.