Projeto: Quantum Query as a State Decomposition

ABSTRACT
A computação quântica consiste na utilização de sistemas físicos quânticos para a definição de um novo modelo de computação, em que propriedades como interferência e emaranhamento desempenham papel fundamental nos ganhos de desempenho em relação à computação clássica. Apesar da construção do hardware quântico ainda ser um grande desafio tecnológico, muitos algoritmos quânticos já vem sendo desenvolvidos, inclusive com bons ganhos de desempenho em relação aos melhores algoritmos clássicos conhecidos.  Uma das técnicas empregadas no desenvolvimento desses algoritmos é a caminhada quântica, ou passeio quântico, que pode ser considerado em diversos modelos distintos. Destes, o mais recente é o modelo escalonado, que possui ainda muitos problemas abertos e uma considerável intersecção com a teoria de grafos. Além do desenvolvimento de algoritmos mais eficientes, os passeios quânticos ainda possuem importantes aplicações na modelagem de sistemas físicos e biológicos, bem como na segurança e privacidade de informações. Os passeios quânticos com múltiplos caminhantes com interação também formam um modelo universal para computação quântica, de modo que podem ajudar a viabilizar pesquisas sobre a construção do hardware quântico.

A simulação clássica de sistemas físicos quânticos é um problema computacionalmente difícil. A memória consumida pela representação de estados quânticos em geral cresce exponencialmente com o número de qubits (bits quânticos) sendo representados. No caso das pesquisas em passeios quânticos, esse é um fator limitante. O presente projeto propõe a simulação clássica de passeios quânticos usando computação paralela. Utilizando ferramentas de Big Data, esperamos conseguir realizar simulações de passeios quânticos em grafos envolvendo número maior de vértices ou passos. Também esperamos realizar simulações envolvendo múltiplos caminhantes.