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Área de concentração: 55134 - Ciências de Computação e Matemática Computacional

Criação: 30/06/2025

Nº de créditos: 9

Carga horária:

Teórica Por semana	Prática Por semana	Estudos Por semana	Duração	Total
3	3	9	9 Semanas	135 Horas

Docentes responsáveis:

Alexandre Cláudio Botazzo Delbem

Objetivos:

Introduzir conceitos fundamentais de computação quântica, ensinar o ferramental para uso de alguns computadores quânticos físicos reais da atualidade ("Noise-Intermediate-State-Quantum - NISQ - devices"), conhecer o potencial e as limitações para o uso em problemas de otimização e aprendizado de máquina.

Justificativa:

A área de computação quântica se desenvolveu significativamente na última década, com alguns computadores quânticos construídos (NISQ) que podem ser utilizados de forma remota (como serviço na nuvem). Isso possibilita aprender o paradigma de programação baseado em conceitos quânticos, explorar o potencial desse tipo de recurso para algumas aplicações e compreender aspectos relevantes que impactam em decisões e investimentos em pesquisa na área. A disciplina tem caráter multidisciplinar uma vez que busca oferecer ao interessado a base necessária em física quântica e computação para o adequado domínio dos sistemas computacionais envolvidos. Os temas de otimização e aprendizado de máquina serão explorados por meio da adaptação e remodelagem de métodos clássicos dessas áreas, considerando arquiteturas de computação quântica baseadas tanto em Recozimento Quântico quanto em Portas Lógicas Quânticas. Entre os métodos a serem investigados, destacam-se o Algoritmo Variacional Quântico (VQA) e as Redes Neurais Quânticas (QNNs), que serão analisados quanto ao seu potencial para resolver problemas complexos de otimização e aprendizagem em contextos computacionalmente desafiadores. Com isso, busca-se difundir e acelerar o conhecimento sobre computação quântica para pós-graduandos a nível de mestrado e doutorado, que tenham formação em computação, física ou em área correlata.

Conteúdo:

A álgebra fundamental para operações quânticas. Uma biblioteca de circuitos atualmente usada em dispositivos quânticos reais (uma coleção de circuitos, diretivas e portas bem estudados). Superposição, Emaranhamento, Estados de Bell, Teletransporte Quântico e Codificação Superdensa. Números aleatórios e ruído em computadores quânticos. Transpilação e mitigação e supressão de ruído. Algoritmo Quântico Variacional. Exemplos de Redes Neurais Quânticas.

Forma de avaliação:

Seminários e avaliação por desenvolvimento de projeto aplicado.

Observação:

Nenhuma.

Bibliografia:

1 - NIELSEN, Michael A.; CHUANG, Isaac L. Quantum computation and quantum information. Cambridge: Cambridge University Press, 2001.
2 - CEREZO, Marco et al. Variational quantum algorithms. Nature Reviews Physics, v. 3, n. 9, p. 625-644, 2021.
3 - ZHAO, Renxin; WANG, Shi. A review of quantum neural networks: methods, models, dilemma. arXiv preprint arXiv:2109.01840, 2021.
4- GHIGLIENO, Filippo et al. How Much Is the Cost of Implementing Arithmetic on a Quantum Computer?. 2024.