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Title: Uma ferramenta para projeto e simulação de circuitos quânticos.
Other Titles: A tool for quantum circuit design and simulation.
???metadata.dc.creator???: CABRAL, Gustavo Eulálio Miranda.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Aércio Ferreira de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LULA JR., Bernardo.
???metadata.dc.contributor.referee1???: GOMES , Herman Martins.
???metadata.dc.contributor.referee2???: RAMOS, Rubens Viana.
Keywords: Computação Quântica;Simulação;Circuitos Quânticos;Quantum Computing;Simulation;Quantum Circuits
Issue Date: 21-Jul-2004
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: CABRAL, G. E. M. Uma ferramenta para projeto e simulação de circuitos quânticos. 2004. 77 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) Pós-Graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2004.
???metadata.dc.description.resumo???: A Computação Quântica surgiu como uma promissora tecnologia alternativa capaz de contornar os problemas previstos para acontecerem em breve com a saturação da tecnologia atual (Computação Clássica). Estes problemas acontecem quando se trabalha com componentes muito pequenos, da ordem de poucos nanômetros, quando os efeitos da Mecânica Quântica começam a tornar-se mais fortes, gerando resultados aleatórios. A Computação Quântica toma proveito desses efeitos, resultando numa Computação não somente mais rápida, como um novo tipo de Computação, capaz de realizar tipos novos de computação impossíveis, em princípio, de serem realizadas classicamente. Embora a teoria da Computação Quântica venha se desenvolvendo com rapidez, a parte experimental ainda enfrenta grandes dificuldades. Embora implementações de algoritmos simples e com poucos qubits já tenham sido realizadas, ainda há problemas sérios de escalabilidade, descoerência e controlabilidade a serem resolvidos. Devido a esses problemas, torna-se imperativo o uso de simuladores tanto para o desenvolvimento de novos algoritmos quanto para o estudo dos algoritmos existentes. A simulação, porém, apresenta um problema, no que um sistema quântico só pode ser simulado eficientemente por outro sistema quântico. Um sistema quântico de n qubits levará um tempo O(2n ) para ser simulado por um computador clássico. A simulação, entretanto, mostra-se a alternativa mais viável em vista da falta de um hardware quântico. Este trabalho apresenta o processo de concepção e implementação de um simulador universal de circuitos quânticos, denominado Zeno. O modelo de circuitos quânticos foi escolhido por ser amplamente difundido e de fácil assimilação. O trabalho apresenta uma introdução aos conceitos de Computação Quântica usados na implementação do simulador, os requisitos gerais desejáveis para um novo simulador de circuitos quânticos, tanto do ponto de vista funcional quanto do não-funcional, o processo de desenvolvimento utilizado e uma análise dos resultados obtidos com a implementação do simulador.
Abstract: Quantum Computation appeared as a promissing alternative technology capable of turn around the problems predicted to happen soon with the saturation of the current technology (Classical Computation). These problems occur when one works with very small components, in the order of a few nanometers, when the Quantum Mechanics effects start to become stronger, generating random results. Quantum Computation takes advantage of those e effects, resulting in a Computation not only faster, but a new kind of Computation, capable of realizing new types of computations impossible, in principle, to be realized classically. Although the Quantum Computation theory has been developping fast, the experimental part still faces great dificulties. Though implementations of simple algorithms, with a few qubits, have already been done, there are still serious problems of scalability, decoherence and controlability to be solved. Due to these problems, the use of simulators becomes mandatory either for the development of new algorithms and for the study of existing algorithms. Simulation, however, has a problem, in that a quantum system an only be eficiently simulated by another quantum system. A quantum system of n qubits will take time O(2n ) to be simulated by a classical computer. Simulations, however, results the most available alternative due to the lack of a quantum hardware. This work presents the process of comception and implementation of a universal quantum circuit simulator, named Zeno. The quantum circuit model was chosen due to it being an easily assimilated and widely known model. The work presents an introduction to the concepts of Quantum Computation used in the simulator's implementation, the general requisites wanted for a new quantum circuit simulator, as from the functional point of view as from the non-functional, the development process used and an analysis of the results obtained with the simulator's implementation.
Keywords: Computação Quântica
Simulação
Circuitos Quânticos
Quantum Computing
Simulation
Quantum Circuits
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciência da Computação
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12193
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GUSTAVO EULÁLIO MIRANDA CABRAL - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2004.pdf2.47 MBAdobe PDFView/Open


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