FI204 – F026
Prof. Marcos Cesar de Oliveira
Sala 238 DFMC/IFGW
email: marcos@ifi.unicamp.br

Aulas: Terças e Quintas : 19h – 21h

Esse novo campo da ciência combina recursos interdisciplinares da física, ciência da informação e ciência da computação, promovendo uma grande interação entre estas áreas do conhecimento, além de propor possibilidades tecnológicas sem precedentes. O objetivo deste curso é fornecer, aos estudantes de pós-graduação em física, noções básicas introdutórias sobre teoria de informação e de computação quânticas, permitindo-os a ler artigos da área e de se aprofundarem nos assuntos relevantes para seus ramos específicos de interesse.

Ementa Resumida:

1. Fundamentos da Teoria Quântica
  • Estados, Observáveis e Medição
  • Mecânica Quântica sem vetores de estado – O operador densidade
  • Estados emaranhados
2. Introdução à Ciência da Computação
  • Máquina de Turing, modelos de circuitos
  • Universalidade em operações lógicas
  • Problemas de decisão e complexidade computacional
3. Computação Quântica
  • Conceitos básicos – circuitos e universalidade
  • Operações quânticas, precisão na aproximação de operações unitárias
  • Aplicações de circuitos em comunicação quântica
  • Simulação de sistemas quânticos
4. Algoritmos
  • Problema de Deutsch e Paralelismo Quântico
  • Problema de Deutsch-Jozsa
  • Problema de Bernstein-Vazirani e complexidade exponencial
  • Problema de Simon – Período de função
  • Elementos da teoria dos números e a aritmética modular
  • Transformada de Fourier Quântica
  • Algoritmo de Shor (Decomposição em potências de fatores primos)
5. Ruído
  • Sistemas quânticos abertos e operações quânticas
  • Operações quânticas e equações mestras
6. Teoria de Correção de erros
  • Códigos de correção de erros: Clássicos
  • Códigos de correção de erros: Quânticos
  • Introdução à computação quântica tolerante a falhas
7. Estudo de propostas de implementação Física de Computação Quântica
  •Sistemas supercondutores
  • Sistemas de íons aprisionados
  • Sistemas semicondutores
  • Sistemas ópticos
8. Criptografia Quântica
  • Criptografia clássica e segurança cibernética
  • Protocolos de distribuição de chaves
  • Criptografia quântica e distribuição de chaves quânticas
9. Tópicos complementares em computação quântica
  • Passeios Quânticos e Algoritmo de Busca de Grover
  • Computação adiabática, quantum annealing e problemas de optimização
  • Quantum Machine Learning
  • Aplicações Práticas
10. Teoria de informação quântica

Texto principal:

1. Notas de Aula. -> Disponível no material de consulta abaixo.

2. Quantum Computation and Quantum Information
M. A. Nielsen e I. L. Chuang,
(Cambridge University Press, 2000);

3. Feynman Lectures on Computation
R. P. Feynman, ed. A. J. G. Hey e R. W. Allen
(Addison-Wesley, 1997);

4. J. Preskill e A. Kitaev, Quantum Information and Computation (não publicado,1998); diponível online em http://www.theory.caltech.edu/~preskill/ph229.

5. An Introduction to Quantum Computing
Phillip R. Kaye, Raymond Laflamme e Michele Mosca
(Oxford University Press, 2007).

6. D. Bouwmeester, A. Ekert, A. Zeilinger (eds.), The Physics of Quantum Information (Springer, Berlin, 2000).

7. Emmanuel Desurvire, Classical and Quantum Information Theory: An Introduction for the Telecom Scientist (Cambridge University Press, 2009).

Listas de exercícios postadas no Google Classroom

Avaliação

Listas de Exercícios + Tarefas práticas definidas ao longo do semestre+ Seminário de avaliação

Tópicos para o seminário de avaliação

OBS: os artigos e links recomendados mais abaixo servem apenas como referência inicial.

1) Ressonância magnética nuclear (NMR)

2) Vacâncias de Nitrogênio em diamantes

3) Óptica linear.

4) Átomos ultraresfriados em redes ópticas, ou [2]

5) Íons aprisionados ou [2]

6) Semicondutores

6.1 – Pontos quânticos

6.2 – Impurezas em Silício

7) Supercondutores, ou [2] ou [3]

7) Computador não universal com supercondutores

8) Simuladores quânticos não universais

Referência geral em implementações

Material de Consulta

Introdução à Teoria Quântica de Computação e Informação

FI204 – F026
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Tópicos para o seminário de avaliação

Protegido: Consulta – Introdução à Teoria Quântica de Computação e Informação

Nesta seção

Meta

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