Conferência "Entendendo a Computação Quântica"

Na terça-feira , 10 de outubro, das 12h30 às 14h30, na Sala Larrañeta da Escola Superior Técnica de Engenharia da Universidade de Sevilha, o Prof. Dr. Abbas Omar, professor emérito da Universidade Otto von Guericke de Magdeburg (Alemanha), ministrará a seguinte palestra, organizada no âmbito do programa de doutoramento em Engenharia Automática, Eletrónica e de Telecomunicações: "Compreendendo a Computação Quântica".

Resumo: Os computadores clássicos baseiam-se na codificação binária de dados digitais. Os códigos binários são processados ​​aplicando-se álgebra booleana por meio de circuitos elétricos digitais conhecidos como portas lógicas. Estas últimas são configurações simples de transistores e outros elementos de circuito (resistores, capacitores, etc.). O funcionamento das portas lógicas é regido pela Teoria dos Circuitos, que é uma forma simplificada do Eletromagnetismo Clássico. Na década de 1960, foi feita uma observação, hoje conhecida como "Lei de Moore". Ela prevê a duplicação do número de componentes (principalmente transistores) em um circuito integrado a cada dois anos. Com base nisso, previu-se o tamanho dos transistores em escala molecular (os transistores de última geração podem ser tão pequenos quanto alguns átomos), o que invalidaria a Teoria dos Circuitos como ferramenta matemática para descrever o desempenho das portas lógicas. Isso motivou diversos cientistas, no início da década de 1980, a pensar em substituir esses blocos de construção dos computadores clássicos pelo que se chama de Portas Quânticas. O funcionamento deste último é totalmente regido pelas leis da Mecânica Quântica. Computadores cujos blocos de construção são portas quânticas são chamados de Computadores Quânticos. Como as leis clássicas (seja da mecânica ou do eletromagnetismo) são um caso limite das leis quânticas mais abrangentes, tornou-se evidente que os computadores quânticos podem implementar algoritmos que não estão disponíveis em seus equivalentes clássicos. Isso incentivou cientistas a desenvolver tais algoritmos e instalações de pesquisa e desenvolvimento para encontrar e construir implementações de hardware correspondentes. Exemplos proeminentes são o hardware desenvolvido pela IBM e pelo Google. A maioria das abordagens usadas para explicar a computação quântica se baseia em conceitos altamente acadêmicos da Mecânica Quântica. A terminologia usada não é facilmente compreensível pela maioria do público interessado, que possui apenas conhecimento geral sobre o assunto. Em alguns casos, cria-se a percepção exagerada de que essa "coisa mágica" é capaz de resolver todos os problemas computacionais de forma muito mais eficiente e muito mais rápida do que um computador clássico. Nesta palestra, serão usadas apenas ferramentas e terminologias matemáticas de nível de pós-graduação para explicar os conceitos subjacentes à computação quântica e as funções do hardware correspondente — o Computador Quântico. As principais diferenças entre a mecânica clássica e a mecânica quântica serão brevemente revisadas. Variáveis ​​dinâmicas quânticas, como posição e momento em sistemas mecânicos, bem como tensão e corrente em circuitos elétricos, comportam-se como sinais aleatórios, e não determinísticos, cujos atributos podem ser usados ​​para transportar informações. Também será demonstrado que esses sinais aleatórios podem ser armazenados e processados ​​no que é chamado de qubits. Estes são a contraparte quântica dos bits clássicos. A implementação de qubits em hardware, na forma de circuitos supercondutores — os Transmons — será explicada. Outras implementações de qubits, como íons aprisionados e pontos quânticos, não serão consideradas. Devido à impossibilidade de isolar completamente sistemas dinâmicos de seu entorno, o ruído térmico e as variáveis ​​dinâmicas quânticas, ambos sendo sinais aleatórios, interagem entre si. Ao contrário dos sinais determinísticos, a corrupção por ruído Ela deteriora um atributo estatístico essencial das variáveis ​​dinâmicas quânticas interagentes, conhecido como coerência. Esta última é uma espécie de "memória" que permite que diferentes variáveis ​​dinâmicas quânticas "se lembrem" umas das outras. Portanto, o uso de sistemas quânticos para codificação e processamento de informações exige o resfriamento dos sistemas a temperaturas muito próximas do zero absoluto (0°K) para reduzir o impacto do ruído na coerência. Erros de codificação e processamento devido à deterioração da coerência também podem exigir técnicas de correção de erros semelhantes às conhecidas na codificação de canal. Breve currículo do palestrante ( https://www.hf.ovgu.de/Team/Emeriti/Abbas+Omar.html ): Abbas Omar obteve os títulos de Bacharel, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica em 1978, 1982 e 1986, respectivamente. Foi professor de Engenharia Elétrica desde 1990 e diretor da Cátedra de Engenharia de Micro-ondas e Comunicações da Universidade de Magdeburg, Alemanha, de 1998 até sua aposentadoria em 2020. Ingressou no Instituto de Petróleo de Abu Dhabi como Professor Emérito em 2012 e 2013, onde organizou as atividades de pesquisa para a indústria de petróleo e gás nessa área. Em 2014 e 2015, chefiou o Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Akron, Ohio, EUA. O Dr. Omar é autor e coautor de mais de 480 artigos técnicos, abrangendo um amplo espectro de áreas de pesquisa. Suas atuais áreas de pesquisa e ensino abrangem os aspectos da saúde relacionados às radiações de ondas milimétricas, computação quântica, antenas de faseamento e formação de feixe para MIMO massivo, e ressonância magnética. No passado, ele também abordou outras disciplinas, incluindo imagens de micro-ondas e acústicas, caracterização de materiais por micro-ondas e ondas milimétricas, posicionamento em ambientes internos, tomografia de subsuperfície e radar de penetração no solo, além de modelagem teórica de campos de sistemas e componentes de micro-ondas. O Dr. Omar é membro do IEEE.