Introdução à Informação e Computação Quânticas

Objetivos

Dominar os conceitos essenciais e as propriedades da Informação Quântica, assim como o seu potencial para o processamento, transmissão e aquisição de informação. Compreender o entrelaçamento quântico e as suas aplicações. Dominar os diferentes paradigmas de Computação Quântica e de algoritmos quânticos, e desenvolver a implementação de algoritmos em computadores quânticos online.

Programa

1. Breve Introdução à Informação Clássica. 2. Informação Quântica: sistemas e estados, postulados, representação de Bloch, misturas quânticas, ruído e perda de coerência, Teorema de No-cloning, medições generalizadas e distinção de estados quânticos. 3. Entrelaçamento (entanglement): o problema EPR, desigualdades de Bell, decomposição de Schmidt, entropia de von Neumann, teletransporte, purificação, repetidores quânticos, internet quântica. 4. Computação Quântica Digital: circuitos digitais quânticos e universalidade, algoritmos quânticos e implementações em clouds quânticas: algoritmos de Deutsch, Deutsch-Josza, Grover, Shor, quantum machine learning, etc., códigos correctores de erros quânticos, validação, benchmarking, e complexidade. 5. Outros Modelos de Computação Quântica: computação quântica adiabática, measurement-based quantum computing, estados grafo, passeios quânticos, simulação quântica. 6. Conclusões e desafios actuais em Informação e Computação Quânticas.

Pré Requisitos

Os únicos requisitos são conhecimentos de Álgebra Linear. Não são necessários conhecimentos prévios de Física Quântica: a UC está preparada para ensinar Informação e Computação Quânticas a qualquer aluno de um curso de ciências ou de engenharia.

Competências Transversais

A UC desenvolve as capacidades de pesquisa bibliográfica científica e de comunicação oral dos alunos: o método de avaliação da UC inclui a apresentação e discussão de um tópico/artigo científico no âmbito da UC, com um peso de 30%. Para além disso, a UC promove o trabalho colaborativo entre os alunos, uma vez que podem colaborar na resolução das séries semanais de problemas.

Componente de Programação

Esta UC de 2º ciclo é uma introdução às áreas emergentes da computação e da programação quânticas.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.