Introdução à Computação Quântica CÓDIGO: 06271

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Recife - PE
PROGRAMA DE DISCIPLINA
IDENTIFICAÇÃO
DISCIPLINA: Introdução à Computação Quântica
CÓDIGO:
06271
DEPARTAMENTO: Estatística e Informática
ÁREA: Informática
CARGA HORÁRIA TOTAL: 60 h
NÚMERO DE CRÉDITOS: 4
CARGA HORÁRIA SEMANAL: 4 h
TEÓRICAS: 4 h
PRÁTICAS: 0 h
PRÉ-REQUISITOS:
CO-REQUISITOS:
SEMESTRE/ANO DE APLICAÇÃO:
OBJETIVOS
Gerais:
Introduzir os principais conceitos da computação quântica numa abordagem voltada para cientistas da
computação e matemáticos com o mínimo de Física.
Específicos:
Apresentar os conceitos básicos dos números complexos e espaços vetoriais complexos que formam a
base matemática da computação quântica. Apresentar o principal modelo de computação: Circuitos
Quânticos. Estudar os principais algoritmos quânticos. Apresentar modelos alternativos da CQ. Ao final da
disciplina, o estudante deverá ser capaz de desenvolver seus próprios algoritmos, seguir cursos mais
avançados, acompanhar literatura especializada e participar, supervisionado, de projetos científicos na
área.
EMENTA
Espaços de Hilbert sobre corpo Complexo. Elementos da Teoria da Computação Clássica contendo
Circuitos Booleanos. Elementos da Teoria Quântica. Elementos da Computação quântica: modelos
teóricos, portas lógicas quânticas.
Algoritmos quânticos do tipo Oráculo (Deutsch-Josza, Grover).
Algorítmos quânticos do tipo Transformada de Fourier (Simon, Shor). Simuladores e Linguagens de
Programação Quânticas. Noções de complexidade de computação: Classe NP, Algoritmos Probabilísticos e
a Classe BPP.
1
2
3
4
CONTEÚDOS
Números Complexos e Espaços Vetoriais
1.1
Definições básicas
1.2
Álgebra dos Números Complexos
1.3
Geometria dos Números Complexos
1.4
ℂ n como exemplo primário
1.5
Base e Dimensão
1.6
Produto Interno e Espaços de Hilbert
1.7
Autovalores e autovetores
1.8
Matrizes de Pauli
1.9
Matrizes Hermetianas e Unitárias
1.10 Produto Tensorial de Espaços Vetoriais
1.11 Decomposição Espectral, Traço, Valor Esperado
1.12 Operadores de Projeção e Operadores Positivos
Do Clássico ao Quântico
2.1
Máquinas Determinísticas Clássicas
2.2
Máquinas Probabilísticas
2.3
Máquinas Quânticas
2.4
Compondo Máquinas
Teoria Quântica Básica
3.1
Estados Quânticos
3.2
Observáveis
3.3
Medida
3.4
Dinâmica
3.5
Compondo Sistemas Quânticos
3.6
Princípio de Incerteza de Heisenberg
3.7
Os Postulados da Mecânica Quântica
Arquitetura
4.1
Bits e Qubits
4.2
Portas Clássicas
4.3
Portas Reversíveis
4.4
Portas Quânticas
5 Algoritmos
5.1
Deutsch
5.2
Deutsch-Jozsa
5.3
Periodicidade de Simon
5.4
Busca de Grover
5.5
Fatoração de Shor
6 Linguagens de Programação
6.1
Programação Quântica
6.2
Montador Quântico
6.3
LPs de Alto nível
6.4
Simulação de Computação Quântica
7 Teoria da Computação
7.1
Computação Determinísitca e Não-determinística
7.2
Computação Probabilística
7.3
Computação Quântica
8 Criptografia (opcional)
9 Teoria da Informação (opcional)
10 Hardware Quântico (opcional)
11 Computação Adiabática (opcional)
12 Computação por Estados Agrupados (opcional)
PRÁTICA COMO COMPONENTE CURRICULAR (quando houver)
Não se Aplica
BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA BÁSICA:
(por ordem de relevância)
1.
Noson S. Yanofsky; Mirco A. Mannucci: Quantum Computing for Computer Scientists. Cambridge
University Press, 2008, ISBN 978-0-521-87996-5
2.
David McMahon: Quantum Computing Explained. Wiley-Interscience, Hoboken, New Jersey, USA,
2008, ISBN 978-0-470-09699-4
3.
N. David Mermin: Quantum Computer Science - An Introduc-tion. Cambridge University Press,
New York, USA, 2007, ISBN 978-0-521-87658-2
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR:
(por ordem de relevância)
1.
Michael A. Nielsen e Isaac L. Chuang: Computação Quântica e Informação Quântica. 1a. Edição,
Editora Bookman, 2005, ISBN 8536305541.
2.
Alexei Yu. Kitaev, Alexander H. Shen e Mikhail N. Vyalyi: Classical and Quantum Computation.
Graduate Studies in Mathematics, vol 47, AMS, 2002. ISBN 0-8218-3229-8
3.
R. Portugal. C. Lavor, L. M. Carvalho, N. Maculan: Uma Introdução à Computação Quântica,
Editora SBMAC, 2004,ISBN 85-86883-17-4 disponível em http://www.sbmac.org.br/
4.
Abbas Edalat: Quantum Computing. Lectures Notes, Department of Computing, Imperial College,
http://www.doc.ic.ac.uk/~ae
??.
Ernesto F. Galvão: O que é computação quantica? Col. Ciência no Bolso, Editora VIEIRA E LENT,
2007, ISBN 858878243X
Emissão
Data:
Responsável: