Circuitos Quânticos

Existem no mundo vários tipos de circuitos: de corrida, integrados, elétricos, eletrônicos, quânticos, lógicos, de exercícios, de eventos culturais, de moda… tem até a editora circuito e não esqueçamos do curto-circuito! (Bzzzt… Opa, cuidado ai!) Mas o que é um circuito? Segundo o pai dos burros, um circuito é uma linha fechada que delimita um perímetro. Porém, neste post vamos nos ater aos circuitos lógicos quânticos e suas peculiaridades. Porém, antes vamos fazer uma breve visita aos circuitos lógicos clássicos.

Alguns dos circuitos existentes no mundo…

Os circuitos lógicos clássicos possuem algumas características bem claras como:

• Seu comportamento é regido pela física clássica, onde não há restrições de cópia e de medições;
• Sentido da leitura da esquerda para a direita;
• As operações são realizadas pela álgebra booleana;
• Converte sequências de n bits de entrada em outra sequência de n bits de saída de acordo com as funções ƒ utilizadas;
• Suas portas lógicas são bem definidas (AND, OR e NOT);
• São rápidos e escalares;
• Independe da tecnologia física utilizada em sua implementação;
• Utilizado por tecnologias macroscópicas (transistores e CIs).

Vamos ver como funciona um circuito lógico clássico com o exemplo a seguir.

Circuito Lógico Clássico

Utilizando como entrada x=0 e y=0. Sendo x e y igual a 0 numa porta AND sua saída será 1. A porta NOT recebendo 0 em sua entrada produz 1 em sua saída, assim temos 1 e 1 como entradas na porta OR. Por consequência, a saída em z será 1, conforme mostra a tabela verdade do circuito.

Notação de Dirac

Uma das coisas que me intrigava nos meus estudos sobre a computação quântica era não saber que raios de notação era essa: |>. Como se lê isso? Como se pronuncia isso? A pulga se transformou em tartaruga atrás da minha orelha corroendo minha alma e enfim, depois de algum tempo, descobri do que se tratava, era a notação de Dirac. O nosso post de hoje vamos falar sobre ela, como se lê e como representa as operações vetoriais.

Paul Dirac

Na física quântica, o estado físico de um sistema são todas as informações possíveis de se obter dele, podendo ser representado por uma função complexa de onda ou por um vetor de estado contido num espaço vetorial complexo. Porém, sabe-se que a representação de espaços vetoriais em três dimensões de alguns elementos, como os spins, não é possível. Nesse ponto entra o prêmio nobel de física em 1933 e pioneiro da física e mecânica quântica, Paul Dirac.

Ele fundamentou e introduziu os espaços vetoriais complexos chamando-os de kets,  que representam um estado físico da mecânica quântica contendo todas as informações daquele estado. Os kets são representados pelo símbolo “|>” e possuem um elemento dual desse estado chamado bra representado pelo símbolo “<|”. O produto escalar desse estado pode ser representado pelo símbolo “<|>”, sendo denominado de brakets. A notação de Dirac também é conhecida como notação braket.

O braket tem algumas particularidades como: