Interpretando o algoritmo de Deutsch no interferômetro de Mach-Zehnder

Abstract

A Computação Quântica é uma área de pesquisa relativamente recente, que vem sendo desenvolvida nos últimos 20 anos, e que faz uso dos fundamentos da Ciência da Computação e da Física Quântica. Dois são os fenômenos quânticos em que se baseia a Computação Quântica: superposição e interferência. Neste trabalho, destacaremos o papel da interferência na solução do problema proposto por Deutsch, o qual consiste em saber se uma dada função é constante ou balanceada, calculando a função apenas uma vez. Figurativamente, isto equivale a saber se uma moeda é honesta ou viciada (duas faces iguais) olhando-a uma única vez. A solução de Deutsch (algoritmo) é, com freqüência, explicada de forma abstrata e com auxílio de circuitos. Contudo, embora eficiente para expressar a "lógica'' e facilitar o desenvolvimento de algoritmos quânticos, esta abordagem não deixa transparecer e facilmente apreender os fenômenos físicos subjacentes. Neste trabalho mostramos didaticamente como o interferômetro de Mach-Zehnder implementa o algoritmo de Deutsch, destacando desta forma a importância da interferência na realização de algoritmos quânticos.

Uma abordagem pedagógica no ensino da computação quântica com um processador quântico de 5-qbits

“…O leitor interessado em mais detalhes sobre cada tópico pode consultar as seguintes referências: [1,5,12,13].…”

Interpretações do Interferômetro de Mach-Zehnder no Modelo qMG

“…No IMZ, os principais conceitos envolvidos são a introdução de uma mudança de fase entre diferentes caminhosópticos e a superposição das ondas defasadas. A versão quântica da portaóptica IMZ está baseada na diminuição da intensidade do feixe, induzindo a emissão intermitente de fótons [2,14]. Assim, tornam-se necessários detectores suficientemente sensíveis, localizados ao final do aparato, capazes de detectar a presença de fótonsúnicos (feixes monofotônicos) [10].…”

“…Aplica-se a linguagem de circuitos para descrever o processo de interferência sendo a base canônica indicada por {|0 , |1 } e um qubit |ϕ = α|0 + β|1 , sempre que α e β satisfaçam a condição de normalidade. Na evolução temporal, associadò a Figura 1B introduzida em [5,2], faz-se uso de portas quânticas sobre estados de 1 qubit, sendo o estado inicial indicado por |ϕ 0 . Cada espelho semi-refletor está representado por uma porta Hadamard (H ), e os defasadores θ 0 e θ 1 são representados pela porta unitária Phase (P ).…”

“…Define-se, nesta seção o procedimento de construção dos espaços coerentes relacionados com o interferômetro, bem como sua correspondência com o modelo de circuitos [6,14,2,10]. O conceito mais fundamental nesta seçãoé o de processo elementar, o qual pode ser descrito como uma transição entre estados clássicos, executada em uma unidade de tempo computacional (1utc).…”

O tratamento clássico do interferômetro de Mach-Zehnder: uma releitura mais moderna do experimento da fenda dupla na introdução da física quântica

“…As razões pelas quais a interferometria eletrônicaé pouco citada nos livros-texto não-técnicos, assim como questões pertinentes ao seu desenvolvimento tecnológico, estão além do objetivo deste artigo, mas a interferometria atômica tem sido tema de muitos artigos em periódicos importantes [18]. O IMZ, por sua vez, tem sido tema freqüente em artigos nasáreas de computação e criptografia quântica [1,2], sendo, portanto, um tema extremamente atual.…”