Síntese de Circuitos Quânticos usando Projective Simulation

Filipe Daniel Restier Leal Seabra Figueiredo

Caroline Domingues Porto do Nascimento Barbieri

A lógica de múltiplos valores, em especial a ternária, apresenta inúmeras vantagens sobre a lógica binária em circuitos reversíveis/quânticos. A realização de funções usando a lógica reversível ternária é conhecida por requerer um menor número de linhas em comparação com a lógica reversível binária convencional. Este aspecto tem motivado as pesquisas em abordagens de síntese. A grande maioria dos métodos existentes requerem entradas adicionais, denominadas de ancillary lines, durante o processo de síntese, o que é dispendioso para implementação em tecnologias quânticas, quando disponíveis. Neste trabalho, foram propostas diferentes metodologias e análises comparativas para o problema da síntese de circuitos reversíveis ternários sem a adição de ancillary lines. A metodologia de síntese proposta, denominada de MMD plus, foi aplicado nos modos backward e top-down como referência a todas as 362880 possíveis funções reversíveis ternárias de 2 variáveis. Além do processamento top-down originário do algoritmo MMD, um processamento bottom-up é implementado e sua eficiência comparativa é avaliada. Por definição, as funções reversíveis ternárias são permutações. Realiza-se a decomposição das permutações em ciclos disjuntos de ordem natural, em ciclos de permutação com 3 elementos, e em transposições, para obtenção dos circuitos reversíveis ternários. Uma métrica é introduzida para mensurar a complexidade e custo dos circuitos, com base nas portas reversíveis de múltiplos valores Muthukrishnan-Stroud (MS). A eficiência do procedimento de síntese do MMD plus empregado aos ciclos de permutação é avaliada e comparada com a aplicação direta, isto é, sem decomposição das permutações em ciclos. Em seguida, propõem-se duas metodologias com base em Algoritmos Genéticos para o projeto de circuitos reversíveis ternários como um problema de otimização, utilizando-se, também, das portas MS. A influência de diferentes tipos de seleção e variação do tamanho dos indivíduos é avaliada em relação à quantidade de portas e custos dos circuitos resultantes da síntese.

Fatma Hamzaoui, Besma Othmani, Roselyne Chotin-Avot +3 more

José Alex de Carvalho, Adenilton José da Silva

Algoritmos quânticos propõem uma vantagem computacional no tempo de resolução de uma gama de problemas. Nesse cenário, a compilação de software quântico consiste na tradução dessas rotinas de alto nível em portas de baixo nível, e define uma etapa crucial diante da série de limitações enfrentadas pelos dispositivos quânticos atuais. A síntese de operadores quânticos baseia-se em decomposições matriciais recursivas, o que torna possível a sua reescrita através do uso de gramáticas formais. Esse trabalho propõe o uso de regras gramaticais no processo de síntese de unitários, visando otimizar a construção da árvore sintática relativa ao circuito, poupando portas CNOT.

José Jaédson Barros da Silva

Rubens Esteves Martins Novaes, Leandro Rogério Ugeda, Wagner Morais Domingues

O presente artigo realca o impacto que a computacao quântica causara nas proximas geracoes da computacao tradicional. Isto sera feito atraves de uma analise na fisica, quimica e nos conceitos eletronicos sobre o eletron. Circuitos quânticos tem caracteristicas que diferem significativamente dos circuitos e projetos tradicionais. Nao existe ainda uma metodologia estabelecida e largamente utilizada. Os projetos e sinteses desses circuitos estao ganhando importância em ambos os mundos, academico e industrial. O circuito quântico e uma especifica classe que incorpora informacao no spin do eletron. Essa informacao e usada pelo procedimento de sintese para aperfeicoar projetos. Para sintetizar uma introducao a spintronica e necessario explorar fisica, quimica e conceitos eletronicos.