FUNDAMENTOS DE COMPUTAÇÃO QUÂNTICA E APLICAÇÕES EM GRAFOS.

Eduardo Guedes de Seixas; Franklin Marquezino

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Trabalho

Título do Trabalho

FUNDAMENTOS DE COMPUTAÇÃO QUÂNTICA E APLICAÇÕES EM GRAFOS.

Autores

Eduardo Guedes de Seixas
Franklin Marquezino

Modalidade

Resumo apresentação oral curta

Área temática

Centro de Tecnologia (CT)/Outros

Data de Publicação

22/03/2021

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/jgmictac/319298-fundamentos-de-computacao-quantica-e-aplicacoes-em-grafos

ISBN

978-65-5941-128-3

Palavras-Chave

Programação Quântica, Grafos, qskit

Resumo

O avanço da computação quântica já é notório, com muitos avanços significativos observados nos últimos anos. O intuito do projeto, de uma forma ampla, é desenvolver e analisar algoritmos quânticos, tanto de forma teórica como por meio de implementações práticas em ambientes de desenvolvimento como o Qiskit da IBM, ou o PennyLane da Xanadu. A computação quântica permite a resolução de alguns problemas de forma muito mais eficiente do que seria possível em um computador clássico. Em uma aplicação em química quântica, por exemplo, para simular o comportamento de uma molécula de cafeína um computador convencional a memória requerida é da ordem de 10^48 bits enquanto em um computador quântico seria da ordem de 160 qubits [1]. Vale ressaltar a importância do programa IBM Quantum Experience que possibilita a execução de um programa quântico por meio de computadores quânticos reais além de ambientes de simulação em alto desempenho. Como base da pesquisa, iniciamos pelos fundamentos necessários para a programação quântica a partir da álgebra linear em espaços vetoriais complexos e seguindo a notação de Dirac. O papel da álgebra linear é muito importante para a base da programação quântica uma vez que qubits podem ser representados por vetores de norma unitária em um espaço de Hilbert, e as operações lógicas podem ser representadas por transformações lineares unitárias. Passada a etapa inicial de fundamentação teórica, em uma segunda etapa da evolução do projeto iremos estudar algoritmos quânticos aplicados a problemas em grafos. O algoritmo QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm) é um algoritmo híbrido clássico-quântico feito para solucionar problemas de otimização NP-difíceis como MAX-CUT e VERTEX COVER, por exemplo. Além disso, uma nova aplicação em que esse algoritmo está sendo usada é a descoberta de estrutura em grafos [3]. Em nosso trabalho, estamos particularmente interessados no problema do Isomorfismo de Grafos [4], problema muito difícil computacionalmente e de interesse não somente acadêmico como também para várias áreas da indústria. Uma vantagem dos algoritmos híbridos, como o QAOA, para nosso estudo, é que eles podem ser aplicados em computadores ruidosos e com poucos qubits, como os que temos acesso por meio do IBM Quantum Experience. Referências Bibliográficas [1] Marquezino, F. L. & Portugal, R. (2019), Introdução à Programação de Computadores Quânticos. Sociedade Brasileira de Computação. [2] Nielsen, M. A. & Chuang, I. L. (2010), Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press. [3] Szegedy, M. (2020), What do QAOA energies reveal about graphs? https://arxiv.org/abs/1912.12277 (pre-print). [4] Gaitan, F. & Clark, L. (2014), Graph isomorphism and adiabatic quantum computing. Phys. Rev. A 89, 022342

Título do Evento: XLII Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural (JICTAC 2020 - Edição Especial) - Evento UFRJ
Título dos Anais do Evento: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

SEIXAS, Eduardo Guedes de; MARQUEZINO, Franklin. FUNDAMENTOS DE COMPUTAÇÃO QUÂNTICA E APLICAÇÕES EM GRAFOS... In: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural. Anais...Rio de Janeiro(RJ) UFRJ, 2021. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/jgmictac/319298-FUNDAMENTOS-DE-COMPUTACAO-QUANTICA-E-APLICACOES-EM-GRAFOS. Acesso em: 30/06/2025