Este artigo apresenta uma análise ampla do interferômetro de MachZehnder combinando derivação matemática com simulação quântica usando o Qiskit. Derivamos as funções teóricas de probabilidade para detecção de fótons e validamos essas previsões através de experimentos computacionais sistemáticos. O framework matemático demonstra como a interferência quântica emerge da evolução unitária de estados quânticos através de portas simulando defasadores. A análise estatística para os estudos de casos selecionados mostra excelente concordância entre previsões analíticas e simulações no Qiskit, confirmando a validade do modelo quântico para interferometria óptica.
Este artigo apresenta uma análise ampla do interferômetro de MachZehnder combinando derivação matemática com simulação quântica usando o Qiskit. Derivamos as funções teóricas de probabilidade para detecção de fótons e validamos essas previsões através de experimentos computacionais sistemáticos. O framework matemático demonstra como a interferência quântica emerge da evolução unitária de estados quânticos através de portas simulando defasadores. A análise estatística para os estudos de casos selecionados mostra excelente concordância entre previsões analíticas e simulações no Qiskit, confirmando a validade do modelo quântico para interferometria óptica.
O Interferômetro de Mach-Zehnder (IMZ) é um dispositivo óptico que utiliza divisores de feixe e espelhos para criar interferência entre caminhos de luz ou partículas quânticas. A interpretação do IMZ usando o framework Qiskit da IBM envolve a modelagem e simulação desse interferômetro em um circuito quântico usando a biblioteca de programação de computação quântica. Nesse contexto, cada caminho do interferômetro é representado por um qubit, e os divisores de feixe e espelhos são modelados por portas quânticas que manipulam esses qubits. Neste trabalho analisamos 3 estudos de casos. A partir dos resultados das medições, pode-se analisar os padrões de interferência e obter informações sobre a diferença de fase entre os caminhos do interferômetro. Essa informação pode ser utilizada para medir deslocamentos de fase muito pequenos e para realizar experimentos de interferometria quântica.
Este manual apresenta uma introdução técnica e aplicada à computação quântica, articulando os seus fundamentos físicos, matemáticos e computacionais com exemplos práticos de programação, simulação e análise de algoritmos. A obra explica a constituição de sistemas quânticos contemporâneos, incluindo processadores baseados em qubits supercondutores, infraestrutura criogénica, portas quânticas, superposição, interferência, medição e entrelaçamento. São desenvolvidos cálculos passo a passo para demonstrar a representação de estados quânticos, a aplicação de operadores matriciais e o comportamento probabilístico dos circuitos. O manual aborda ainda algoritmos como Grover e Shor, a utilização da biblioteca Qiskit e a diferença entre simulação clássica e execução em hardware quântico real. Em complemento, discute aplicações emergentes em química computacional, ciência dos materiais, investigação biomolecular, otimização e criptografia pós-quântica, destacando tanto o potencial transformador dessas tecnologias quanto as suas atuais limitações técnicas. A abordagem adotada procura diferenciar resultados já demonstrados experimentalmente de hipóteses, projeções e aplicações ainda em desenvolvimento, oferecendo uma visão crítica, pedagógica e cientificamente fundamentada sobre o papel da computação quântica na evolução da ciência e da engenharia.
O presente estudo objetivou analisar os dados de simulações de dois algoritmos quânticos diferentes: Algoritmo de Deutsch e a Transformada de Fourier Quântica. Para tal abordagem foi utilizado o framework Qiskit na realização das simulações dos algoritmos anteriormente apresentados. Tais simulações se deram na máquina local (computador clássico) e nos chips quânticos da International Business Machines (IBM) via nuvem. Na máquina local, os resultados obtidos são os previstos pela teoria. Nos protótipos da IBM, no entanto, pequenas flutuações de erro puderam ser observadas. Todavia, os estados quânticos esperados foram obtidos com ótima probabilidade. Nossos resultados mostram que os computadores quânticos utilizados são robustos para os algoritmos estudados, sendo essa uma maneira bastante intuitiva para o ensino dos conceito de informação e computação quântica para o estudantes do ciclo profissional (técnico) da graduação.
Este trabalho analisa as interpretações de algoritmos quânticos no modelo qGM (Quantum Geometric Machine Model ), para compreensão da construção da informação durante o processo de evolução dos sistemas quânticos. A estrutura ordenada do modelo qGM mostra-se capaz de interpretar a construção dos processos e dos estados quânticos baseada na concepção de objetos parciais, considerando a relação de inclusão como a ordem de informação. O trabalho apresenta estudo de caso, onde a interpretação de objetos parciais possibilita uma descrição contextualizada para o Interferômetro de Mach-Zenhder, relacionado com o fenômeno da interferência. Verifica-se que esta interpretação não pode ser obtida fora do esquema conceitual da Teoria dos Domínios.
Resumo Neste trabalho apresentamos a realização experimental da simulação do algoritmo de Deutsch através da montagem de um interferômetro de Mach-Zehnder, conforme proposta de Cabral e colaboradores [20]. O aparato montado permite a entrada simultânea dos dois qbits, conforme o circuito de Deutsch. Os resultados evidenciaram uma limitação desta interpretação. O interferômetro de Mach-Zehnder simula resultados de saída do circuito de Deutsch devido ao controle da diferença de fase entre os braços do interferômetro, independente do segundo qbit. Apesar do experimento ter sido realizado com um feixe intenso, mostramos a concordância dos resultados obtidos com o previsto para o caso de fótons únicos. Os resultados estão em sintonia com muitos trabalhos que utilizam feixes intensos para explorar princípios de informação e computação quântica, mostrando ser um cenário promissor para discussão e ensino de aspectos fundamentais da mecânica quântica.
Esta tese apresenta alguns resultados sobre dois temas importantes para a teoria da informacao quântica: entrelacamento quântico e algoritmos quânticos. Com respeito ao entrelacamento, e estabelecida uma relacao entre a negatividade e os menores principais de matrizes Hermitianas, o que permite analisar o entrelacamento para estados de dois qubits e estados puros de tres e quatro qubits, usando os menores principais. Foi proposta tambem uma nova medida para o calculo do entrelacamento de estados puros de seis qubits, usando a negatividade. Para ambos os casos, o calculo da variacao do entrelacamento de estados parametrizados foi realizado atraves de formulas analiticas e simulacoes numericas. Por fim, com relacao aos algoritmos quânticos e proposto um algoritmo de busca capaz de achar o minimo de uma funcao realizando apenas uma medicao ao final do algoritmo. O algoritmo e descrito e um exemplo de utilizacao do mesmo no calculo do periodo de uma funcao periodica e apresentado.