Transferência de estados em grafos via caminhadas quânticas contínuas no tempo

Pedro Vinícius Ferreira Baptista

Passeios quânticos em tempo contínuo é uma das áreas de pesquisa em teoria algébrica de grafos e computação quântica. Uma das suas sub-áreas de pesquisa é a de transferência de estados entre vértices de um grafo. Transferências de estados são importantes, pois permitem avaliar em quais casos uma rede com comunicação feita através de estados modelados por um grafo permitem que esses estados sejam transmitidos com o máximo possível de probabilidade de maneira eficiente. Em geral, trabalhos sobre transferência de estados lidam com transferências perfeitas ou quase perfeitas entre dois vértices. Transferências perfeitas de estado possuem caracterizações para as matrizes de Adjacência e Laplaciana. Além disso, foi mostrado ser possível verificar transferências perfeitas de estado em um grafo com um algoritmo polinomial. Em relação a transferências quase perfeitas, embora existam caracterizações para sua ocorrência, tais caracterizações demandam um certo trabalho para sua verificação em grafos e nenhum algoritmo exato é conhecido para validar sua existência. Alguns artigos mostram que, devido às restrições que as transferências perfeitas impõem nos autoespaços do grafo, tais transferências são relativamente raras em classes comuns de grafos. Portanto, é natural tentar verificar a ocorrência de transferências quase perfeitas de estados. Nessa dissertação, apresenta-se o primeiro algoritmo exato para conferir a ocorrência de transferências quase perfeita de estados em grafos. Além disso, aplicou-se resultados conhecidos nas matrizes de adjacência e Laplaciana de transferências perfeita e quase perfeita de estados na matriz Normalizada Laplaciana, considerando sua relação com passeios clássicos em grafos.

Jefferson Ximenes

T. T. TSUTSUI, A. S. Santos, F. M. ANDRADE

Samihr Valentim Hermes

Dagoberto da Silva Freitas

Aaron Bruno Leão

O desenvolvimento de algoritmos quânticos não é uma tarefa trivial. Elementos como emaranhamento e paralelismo quântico, intrínsecos à computação quântica, dificultam esta tarefa. As caminhadas quânticas são ferramentas cruciais para o desenvolvimento de algoritmos, principalmente algoritmos de busca. Existem na literatura vários tipos de caminhadas: com lançamento de moeda, de Szegedy, utilizando tesselagem (agrupamento de vértices) e a caminhada a tempo contínuo. Para extrair dados estatísticos de uma determinada caminhada quântica, necessitamos fazer sua simulação. Neste trabalho, desenvolvemos o simulador Hiperwalk, um novo simulador de caminhadas quânticas, em grafos de uma e duas dimensões para as caminhadas com moeda e sem moeda utilizando tesselagem. O Hiperwalk permite ao usuário efetuar simulações de caminhadas quânticas em grafos utilizando processamento de alto desempenho, mesmo que o usuário não saiba programação paralela. O usuário pode empregar os dispositivos de paralelismo como CPU, GPGPU e co-processadores para acelerar o processo geral da caminhada.