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Title: Um simulador simbólico de circuitos quânticos.
Other Titles: A symbolic simulator of quantum circuits.
???metadata.dc.creator???: BARBOSA, Alexandre de Andrade.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LULA JÚNIOR, Bernardo.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LIMA, Aércio Ferreira de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RAMOS , Rubens Viana.
???metadata.dc.contributor.referee2???: ALBERT, Bruno Barbosa.
Keywords: Teoria da Computação;Computação Quântica;Circuitos Quânticos;Simulação de Circuitos Quânticos;Computer Theory;Quantum Computation;Quantum Circuits;Quantum Circuit Simulation
Issue Date: 12-Jul-2007
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: BARBOSA, A. de A. Um simulador simbólico de circuitos quânticos. 2007. 90 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, 2007. disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8161
???metadata.dc.description.resumo???: A computação quântica é uma das mais promissoras tecnologias atuais, ela se baseia nos princípios da mecânica quântica para fornecer um paradigma computacional que promete um ganho expressivo de processamento. Com isso, problemas considerados intratáveis classicamente poderão ter soluções quânticas eficientes. Como até então nenhuma máquina quântica efetiva foi criada, a simulação se tornou a alternativa mais viável para o estudo e o desenvolvimento da área. Em vista disso, é necessário disponibilizar um sistema computacional que permita uma descrição em nível apropriado de um algoritmo quântico e uma “máquina” para simular esta descrição. Na literatura relacionada o estudo da computação quântica é, em geral, realizado através da linguagem de circuitos quânticos. Nesta linguagem, um algoritmo é apresentado através de sua representação visual (sintaxe) aliada à descrição e manipulação simbólica do estado do sistema (semântica). No presente trabalho é apresentado o processo de desenvolvimento de um Computer Algebra System (CAS) específico para o contexto de circuitos quânticos. O CAS foi implementado como uma extensão para o Zeno, tornando o simulador a única ferramenta do gênero a fornecer uma descrição completa da linguagem de circuitos A simulação simbólica incorporada ao Zeno permite que as descrições matemáticas do estado do sistema sejam criadas e manipuladas facilmente. Com isso, é possível simplificar ou exibir formas de representação alternativas para facilitar a compreensão e resolução do sistema investigado. O uso conjunto da abordagem numérica e gráfica com a abordagem simbólica, facilita sobremaneira o entendimento de um algoritmo e a compreensão de sua descrição matemática. As funcionalidades atualmente fornecidas pelo Zeno agilizam o desenvolvimento de algoritmos, pois permitem que os usuários trabalhem de uma forma mais rápida e eficiente do que se executarem os cálculos à mão. Além disso, o CAS possibilita a apresentação de descrições fieis àquelas exibidas na literatura.
Abstract: Quantum computation is one of the most promising current technologies, it is based on the quantum mechanics principles to supply a computational paradigm that will bring an expressive processing power. Problems considered classically intractable will be efficiently solved using quantum computation. Because no effective quantum machine has been implemented yet, the quantum computation simulation tools became the most viable alternative for the study and development of the area. According to this, it is necessary to provide a computational system that allows an appropriate description of a quantum algorithm and a “machine” to simulate this description. In related literature the study of quantum computation is, in general, presented using the quantum circuits language. The understanding of a quantum algorithm is presented through the graphical representation of the circuit (syntax) allied to the symbolic description and manipulation of the system’s state (semantics). In this work it is presented the development process of a Computer Algebra System (CAS) specific for the context of quantum circuits. The CAS was implemented as an extension for Zeno, allowing the simulator to become the only tool that supplies a complete description of the circuits language. The symbolic simulation incorporated to Zeno allows the mathematical descriptions of the system’s state to be created and manipulated easily. In this way, it is possible to simplify or to show alternative representation forms that facilitate the understanding and resolution of the investigated problem. The use of the numerical and graphical utilities allied to the symbolic simulation of quantum circuits, induces and improves the understanding of quantum algorithms and its associated mathematical description. The currently supported functionalities allow the users to work in a faster and more efficient way than making this calculations by hand. Moreover, the CAS also allows a faithful description of the system computation as the descriptions observed in related literature.
Keywords: Teoria da Computação
Computação Quântica
Circuitos Quânticos
Simulação de Circuitos Quânticos
Computer Theory
Quantum Computation
Quantum Circuits
Quantum Circuit Simulation
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciência da Computação
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8161
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