Tecnologias Quânticas

Contexto Mundial, Nacional e Iniciativa NtropiQ

Nesta palestra vamos apresentar as principais tecnologias quânticas de segunda geração e os grande players mundiais, tanto governamentais como de empresas privadas. Discutiremos então algumas iniciativas públicas aqui no Brasil, em particular uma ligada ao Estado de São Paulo, que visa a implementação de um Programa de Tecnologias Quânticas junto à FAPESP, que tem potencial para ser estendido a todo o Brasil. Por fim detalharemos a iniciativa quântica liderada pelo Centro von Braun, a ntropiQ, que já reune inúmeros pesquisadores, engenheiros e profissionais de negócio, além de várias parcerias internacionais tanto de centros de pesquisa quanto de empresas ligadas ao Quantum, como AQT (Innsbruck), IBM, Kipu Quantum (Berlin), Sekure (Santiago).

Computação Quântica

Desafios e Oportunidades

A Computação Quântica tem se destacado por ser uma tecnologia altamente disruptiva. Já há provas de conceito que mostram que certos problemas podem ser resolvidos de forma muito mais eficiente em computadores quânticos que em computadores clássicos ou que mostram ser possível resolver problemas em dispositivos quânticos que insolúveis até mesmo nos maiores supercompudadores já construídos ou projetados. No entanto, para que tal tecnologia se torne realidade, ainda precisamos construir computadores com um grande número de qubits e com qualidade altíssima, algo que ainda está muito distante. Nesta apresentação discutiremos então os princípios básicos da computação quântica, aplicações e os grandes gargalos, tanto teóricos quanto experimentais, buscando deixar claro por que ainda estamos tão distantes de termos computadores quânticos universais capazes de resolver problemas reais e de forma eficiente, mesmo levando-se em conta os diferentes tipos de hardware investigados ao redor do mundo. Por outro lado, embora computadores universais estejam distantes, há hardwares alternativos, para se resolver problemas específicos e com ganhos reais que tem perspectivas mais promissoras num futuro próximo.

Hands-on

Como implementar algoritmos na nuvem

Mostraremos em detalhes como implemetar algoritmos na nuvem, isto é, como implementar algoritmos quânticos na IBM, usando a plataforma QISKIT. Trata-se de computação universal, baseada em portas lógicas quânticas. Mostraremos então como se implementa um algoritmo quântico, como o "Quantum Approximate Optimization Algorithm" (QAOA), muito útil para resolução de problemas de otimização.

Comunicação Quântica

Dos single photons ao protocolo de teletransporte quântico

Com o advento dos computadores quânticos, muitos protocolos de criptografia poderão ser tornar obsoletos. No entanto, a própria teoria quântica também nos garante meios de fazer comunicação entre duas partes distantes de forma absolutamente segura. Isso é possível graças: 1) aos estados de superposição quânticos, que podem ser imediatamente destruídos caso alguém tente medi-los, permitindo assim detectar facilmente a presença de espiões em canais de comunicação. Baseado nesses estados, Bennett e Brassard propuseram, em 1984, um protocolo para distribuição quântica de chaves criptográficas, hoje conhecido como BB84. Também é possível utilizar 2) estados emaranhados para fazer a comunicação entre duas partes, sem a necessidade de envio direto da informação a ser comunicada. Isso é possível graças ao protocolo de teletransporte de estados quânticos, proposto por uma equipe da IBM em 1993. Nessa palestra exporemos os protocolos de teletransporte e o BB84 e mostramos como podemos implementá-los usando fontes de fótons indivuais, como é feito nos laboratórios da UFMG, parceira do Centro von Braun no desenvolvimento de um dispositivo quântico de distribuição de chaves criptográficas.