Computação quântica: uma abordagem para a graduação usando o Qiskit

Abstract

Neste artigo, apresentamos a ferramenta Quantum Information Software Development Kit – Qiskit para o ensino de computação quântica para estudantes de graduação com conhecimento básico dos postulados da mecânica quântica. Nos concentramos na apresentação da construção dos programas em qualquer laptop ou desktop comum e a sua execução em processadores quânticos reais através do acesso remoto aos hardwares disponibilizados na plataforma IBM Quantum Experience. Os códigos são disponibilizados ao longo do texto para que os leitores, mesmo com pouca experiência em computação científica, possam reproduzi-los e adotar os métodos discutidos neste artigo para abordar seus próprios projetos de computação quântica. Os resultados apresentados estão de acordo com as previsões teóricas, mostrando a eficácia do pacote Qiskit como uma ferramenta de trabalho em sala de aula para a introdução de conceitos aplicados de computação e informação quântica.

Algoritmos Quânticos usando o Qiskit: Uma abordagem para o ensino de informação e computação quântica

“…Essas variações nos resultados estão associadas à estatística utilizada pelo QisKit para executar as linhas de comando. Há formas de melhorar o resultado, fazendo com que os resultados experimentais coincidam com o predito teoricamente, o que pode ser feito aumentando-se o número de repetições em cada circuito a ser executado [23]. Isso é importante até mesmo para corrigir o efeito natural de um circuito quântico que é a decoerência [1,24,25], que também pode afetar os resultados da simulação.…”

“…Pensando por exemplo em uma lâmpada, do ponto de vista clássico, os estados 0 e 1 podem representar a situação da lâmpada como "desligado" e "ligado", respectivamente [2]. Assim, em um computador clássico, sua arquitetura permite a manipulação e o armazenamento dos bytes, formado por um conjunto de 8 bits [23], que são uteis na representação de números, letras e diversos símbolos. No mundo quântico, a construção do conceito de unidade de informação é análogo e denominado de bit quântico ou qubit ou ainda q-bit, abreviadamente.…”

“…A IBM QE (IBM Quantum Experience) permite aos entusiastas acesso prático e rápido através de uma interface bastante intuitiva, permitindo que os mesmos executem projetos voltados à computação quântica [23]. Já o Qiskit (Quantum Information Software Development Kit) consiste de uma plataforma mais profissional na área, o qual permite aos usuários realizarem programação em alto nível, funcionando como uma plataforma de desenvolvimento de softwares quanto uma linguagem de Computação Quântica [23,26]. Com um novo paradigma, a Computação Quântica fornece muitas possibilidades e abordagens para o processamento de informação.…”

Quantum Finance: um tutorial de computação quântica aplicada ao mercado financeiro

“…Por ora, enquanto o desenvolvimento do hardware não é suficiente para ultrapassar a era NISQ, o desafio mais urgente é a prova de princípio de que algoritmos quânticos possam executar uma gama de tarefas com desempenho ao menos comparável ao dos computadores clássicos e entender sob quais condições vantagens quânticas podem ser esperadas. Na própria RBEF, há diversos tutoriais explicando como usar circuitos para implementar algoritmos quânticos no computador quântico da empresa IBM [48][49][50][51][52].…”