Programação

Prof. Dr. Daniel Brod (IF-UFF)

O conceito de vantagem ou “supremacia” computacional quântica é uma proposta recente baseada na implementação de modelos quânticos restritos que, mesmo não sendo universais para computação quântica, são capazes de executar alguma tarefa computacional exponencialmente mais rápido do que computadores clássicos. As principais propostas nessa linha atualmente são o modelo de amostragem de circuitos aleatórios, implementado principalmente em sistemas de qubits supercondutores (pelo Google, entre outros) e o modelo de amostragem bosônica, implementado em vários laboratórios de óptica quântica pelo mundo.

Nessa palestra vou apresentar as principais ideias por trás da proposta de vantagem computacional quântica, com atenção especial aos argumentos de complexidade computacional que a sustentam. Vou discutir em especial o modelo de amostragem bosônica, que consiste em uma versão idealizada de um experimento de óptica linear, e alguns dos desafios que surgem quanto tentamos generalizar esse modelo para levar em conta as imperfeições naturais que surgem em qualquer experimento.

Lucas Pandolfo Perin (INE-UFSC)

Há uma grande preocupação da comunidade científica e de alguns governos quanto a preservação da integridade e autenticidade de mensagens eletrônicas com o advento do computador quântico. Isso ocorre pois, estima-se que em pouco tempo estarão os computadores quânticos disponíveis. Modelos propostos de computador quântico, se forem confirmados como reais, tornarão inseguros os mecanismos criptográficos atualmente em uso para garantir a segurança das comunicações e armazenamento de dados. Nesta palestra, mostraremos que existem alternativas de algoritmos clássicos (executadas em computadores clássicos) que são imunes aos computadores quânticos. Tais algoritmos podem ser utilizados com os atuais computadores. Mesmo com o advento dos computadores quânticos, esses algoritmos, chamados de pós-quânticos, garantirão a segurança da informação. Alguns desses algoritmos já estão sendo discutidos por agências de padronização, ou seja, em breve estarão disponíveis para uso.

Prof. Dr. Guilherme Penello Temporão (PUC-RJ)

A criptografia quântica é uma técnica que permite a geração de uma sequência de bits secreta e aleatória entre duas (ou mais) partes geograficamente distantes. Apesar das perdas relativamente baixas das fibras ópticas na janela de 1550nm, é extremamente desafiador do ponto de vista técnico estabelecer um enlace quando as distâncias envolvidas são da ordem de poucas centenas de km. A natureza desses desafios será apresentada e discutida, assim como os resultados mais recentes, tanto teóricos como práticos, que envolvem a maximização da taxa de geração de chaves secretas na maior distância possível.

Prof. Dr. Askery Alexandre Canabarro (IIF-Natal/UFAL)

The ability to witness nonlocal correlations lies at the core of foundational aspects of quantum mechanics and its application in the processing of information. Commonly, this is achieved via the violation of Bell inequalities. Unfortunately, however, their systematic derivation quickly becomes unfeasible as the scenario of interest grows in complexity. To cope with that, here, we propose a machine learning approach for the detection and quantification of nonlocality. It consists of an ensemble of multilayer perceptrons blended with genetic algorithms achieving a high performance in a number of relevant Bell scenarios. As we show, not only can the machine learn to quantify nonlocality, but discover new kinds of nonlocal correlations inaccessible with other current methods as well. We also apply our framework to distinguish between classical, quantum, and even postquantum correlations. Our results offer a novel method and a proof-of-principle for the relevance of machine learning for understanding nonlocality.

Prof. Dr. Fernando de Melo (CBPF)

Cellular automata are abstract dynamical/computational systems with discrete space and time. Classical cellular automata are used in applications ranging from cryptography up to the simulation of fluid dynamics, and the description of biological systems. Despite of all the results for classical cellular automata, its quantum counterpart, the quantum cellular automata (QCA), does not share the same amount of research activity. One possible reason for the QCA to not be yet widely employed is that a clear definition, that inherits the main qualities of classical CAs while allowing for a more powerful quantum processing, was not available until recently. In this seminar we introduce an intuitive quantization of cellular automata, and start to explore its possibilities as a model for quantum computation. First we show how most types of quantum walks can be described as the proposed quantum cellular automata. Then we use this to explore a quantum cellular automata inspired on a classical model for gas collision. It is found that some initial conditions allow for a faster spreading than the equivalent dynamics for the Grover algorithm, what might suggest an improvement on search algorithms. Finally we discuss some perspectives on the simulation of effective systems, and also make a connection to available quantum computers.

Giovani Pollachini (QuanBy Computação Quântica)

Esta palestra pretende trazer uma visão geral de alguns dos principais algoritmos da computação quântica. Dentre os algoritmos abordados, incluem-se o algoritmo de busca de Grover (busca em banco de dados não ordenado), simulação de hamiltoniano, algoritmo HHL (resolução de sistemas lineares), QAOA (quantum approximate optimization algorithm) e VQE (variational quantum eigensolver). No decorrer da palestra conversaremos sobre as perspectivas de aplicação desses algoritmos em curto ou longo prazo.

Me. Caio Boccato Dias de Goes (DF-UFSC)

A informação quântica mudou rapidamente a maneira como entendemos, processamos e armazenamos informações. Um dos principais desafios neste campo é a separabilidade dos estados, uma vez que os estados emaranhados são o principal recurso que possibilita essa revolução da informação quântica. A complexidade em determinar se um estado arbitrário é separável cresce junto com a dimensão do seu espaço de Hilbert. Como o espaço de Hilbert cresce exponencialmente em relação aos sues subsistemas, devemos criar alguns critérios de separabilidade que nos permitam atacar de maneira efetiva o problema. Neste sentido, o critério da transposição parcial positiva (PPT) da matriz densidade nos diz que, para qualquer sistema, se a transposição parcial possuir algum autovalor negativo, é garantido que o estado é emaranhado, caso contrário, não podemos garantir nada. Neste trabalho iremos criar um classificador de emaranhamento para estados de dois qutrits, que ocupam um espaço de Hilbert de dimensão 9, baseado em redes neurais artificiais. Para esta dimensão do espaço de Hilbert existe uma terceira classe de estados, que mesmo sendo PPTs são emaranhados, possuindo o chamado emaranhamento preso.

Otto Menegasso (INE-UFSC)

Para se obter a prova da superioridade da computação quântica em relação à computação clássica é preciso desenvolver algoritmos que usem os recursos disponíveis nos computadores quânticos atuais da maneira mais eficiente possível. Para isso são estudadas técnicas de síntese e otimização de circuitos quânticos. Nessa palestra será apresentado um sintetizador de circuitos quânticos desenvolvido durante o meu trabalho de conclusão de curso da UFSC. O sintetizador usa a técnica de Projective Simulation, uma técnica baseada em aprendizado por reforço, na síntese de circuitos quânticos.

Evandro Chagas (INE-UFSC)

Apresentarei o simulador QSystem, desenvolvido como parte do meu trabalho de conclusão de curso. Construído de forma a abstrair para o usuário grande parte da matemática por traz da computação quântica, o simulador facilita o estudo e desenvolvimento de algoritmos, protocolos e códigos quânticos.

Giovani Pollachini (QuanBy Computação Quântica)

Minicurso de 4h com o objetivo de apresentar um apanhado geral da Computação Quântica de Circuitos. Comentários sobre perspectivas de mercado e apresentação dos principais pré-requisitos para estudo da Computação Quântica: Álgebra Linear e Mecânica Quântica em dimensão finita. Qubit, portas lógicas quânticas e alguns algoritmos quânticos mais básicos. Apresentação da plataforma IBMQX e acesso aos computadores quânticos da IBM disponíveis na nuvem.