Computação Quantica

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Computação Quântica
Daniel Castro Vilela - 122.1233
Gustavo Vieira – 122.1204
UNIGRAN, Dourados – MS
O que é a Computação Quântica?
História
Como funciona?
Qubits
Vantagens e aplicações
Primeiro Computador Quântico, o ORION
D-WAVE
Limitações
Índice
Baseada na Arquitetura de Von Neumann (distinção entre elementos de processamento e armazenamento de dados)
Baseado em binários
Computação Clássica
A cada 18 meses é dobrado a quantidade de transistores, os quais se tornam cada vez menores
Lei de Moore
A Computação Quântica é a aplicação de propriedades da mecânica quântica na área da computação, que é o comportamento de partículas no nível sub-atómico.
Computação Quântica
Superposição (objetos ou partículas que assumem dois estados diferentes simultâneamente)
Decoerência Quântica (perda da coerência ou ordenamento de ângulos de fase entre componentes de um sistema numa sobreposição quântica)
Entrelaçamento Quântico (dois corpos no universo carregam a mesma informação independente a distância entre eles)
Propriedades da Mecânica Quântica
Princípio da incerteza (Fato de não saber o deslocamento exato feito por uma partícula, nem sua localização)
Algebra Linear
Notação de Bra-ket (notação padrão para descrever estados quânticos na teoria da mecânica quântica)
Propriedades da Mecânica Quântica
Em 1981, em uma conferência do MIT, o físico Richard Feyman apresenta a idéia de utilizar sistemas quânticos na computação.
“Sistemas clássicos não modelam eficientemente sistemas quânticos”
História
Em 1985, David Deustch descreveu o primeiro computador quântico universal, capaz de simular o funcionamento de outro computador quântico, a Máquina de Turing Quântica.
História
Em 1994, em Nova Jersey no Bell Labs da AT&T, Peter Shor desenvolveu algoritmo que permitia a um computador quântico fatorar grandes números rapidamente. 
História
Em 1996, Lov Grover, também da Bell Labs, desenvolveu o Speedup, o primeiro algoritmo para pesquisa de base de dados quânticos. 
História
Qubits (usando um único elétron)
Registradores Quânticos (Um número de qubits entrelaçados tomados juntos forma um registrador quântico.)
Portas Lógicas Quânticas
Algoritmos Quânticos
Como funciona?
Quantum bit é uma unidade de informação quântica
Pode assumir estados 0, 1 ou ambos simultâneamente.
Devido a superposição de estados é possível processar várias informações ao mesmo tempo
Qubits
Para a manipulação dos estados quânticos utiliza-se principalmente técnicas ópticas, radiação eletromagnética. 
Estes dispositivos constituem-se as portas lógicas quânticas.
Qubits
Gato de Schrödinger 
A sobreposição de qubits resulta na multiplicação de suas possibilidades. 
 n qubits = 2n bits
Qubits
Algoritmo de Shor
O algoritmo de Shor para fatoração leva um tempo O(n²log n)
Algoritmos Quânticos
Algoritmo de Grover
Ganho quadrático em relação a um algoritmo clássico
Capaz de realizar buscas em espaços desordenados em O(√N) com O(log N) qbits
Algoritmos Quânticos
Lançado em 2007
Processador quântico de 16 qubits
Híbrido
É baseado num único chip quântico. Sobre uma base de sílicio, o chip abriga os 16 qubits
ORION
Primeiro computador quântico comercial, lançado em 2011
128 Qubits de processamento
US$ 10 milhões
D-Wave One
Lançado em 2013
512 Qubits de processamento 
100 milhões de vezes mais rápido que um computador clássico
D-Wave Two
Lançado em 2015
1000 Qubits
D-Wave 2x
2016
5 Qubits
Aberto para testes em nuvem
IBM Quantum Computer
Criptografia Quântica 
Cálculos Matemáticos
Inteligência Artificial
Busca em dados não estruturados
Vantagens e Aplicações
Cálculos orbitais
Controle de tráfego aéreo 
Mapeamento de mudanças climáticas e do comportamento dinâmico da atmosfera terrestre
Vantagens e Aplicãções
Os computadores quânticos precisam ficar em ambientes isolados de interferência elétricas ou magnéticas
Precisam ficar em temperaturas próximas a -273ºC
Limitações