Processamento de informação quântica em redes quânticas ruidosas

Descrição

Apresentamos um projeto e plano de atividades de pesquisa na área de computação e informação quântica a ser desenvolvido no Instituto de Física (IF) da Universidade Federal de Alagoas (UFAL). Processadores quânticos ruidosos de escala intermedi- ária já são uma realidade. Apesar de serem limitados em termos de performance quando comparados a supercomputadores clássicos, devido a efeitos de decoerência e ausência de protocolos eficientes de correção de erros, a computação quântica possui diversas aplicações a curto prazo. Uma delas é a simulação de sistemas quânticos de forma analógica. Nesta modalidade, o intuito é simular sistemas quânticos comple- xos através de outro sistema mais simples que evolua de forma análoga. Aplicações para esse tipo de protocolo vão desde o estudo de fundamentos da teoria quântica ao desenvolvimento de materiais e transporte de informação quântica. Dentro desse contexto, nosso objetivo é estudar e desenvolver métodos eficientes para transmissão de estados quânticos e distribuição de emaranhamento em redes quânticas na pre- sença de ruído. Tais redes podem possuir topologias diversas e serem baseadas em sistemas de estado sólido, tais como cadeias de spin, e sistemas híbridos envolvendo a interação com modos fotônicos. Mais especificamente, pretende-se analisar: 1) O papel da desordem e dissipação no transporte de excitações em redes regulares e complexas; 2) Topologias que diminuem o risco de erros em protocolos de comuni- cação quântica. O presente projeto visa promover estudos teóricos na área de redes quânticas de escala intermediária visando o desenvolvimento de tecnologias quânti- cas. Além de gerar produção científica de alto impacto, os resultados decorrentes deste projeto servirão para inserir internacionalmente o IF-UFAL no cenário cada vez mais competitivo que remete ao desenvolvimento de às tecnologias quânticas emergentes. Dessa forma, iremos contribuir com a projeção do Brasil como um importante centro de desenvolvimento científico e tecnológico num setor de grande impacto científico, econômico e social.