Série: Portas lógicas quânticas – 1

No mundo clássico, as chamadas portas lógicas compõe circuitos, que são a base de toda a computação. As portas lógicas são essencialmente transistores que permitem ou não o fluxo elétrico de energia, que associados de diversas formas implementam uma lógica booleana que permite criar diversas operações. O mundo quântico também tem as suas portas lógicas próprias. Então, vamos explorar este incrível mundo nesta série de posts criativamente batizado de “Portas lógicas quânticas“! Venham conosco! 🙂

Antes de entrarmos no portal dimensional das bizarrices quânticas, vamos rever alguns conceitos da computação clássica, e por favor, tentemos manter a nossa sanidade mental, pelo menos por enquanto (tentar não custa nada, né?).

Vejamos algumas das principais portas lógicas clássicas:

Portas lógicas quânticas: Genius at Work!

Vamos falar hoje um pouco sobre as incríveis portas lógicas quânticas!

Diferentemente das portas lógicas clássicas, as portas quânticas trabalham com Qubits, e isto muda todo o paradigma conhecido. A primeira diferença é que todas as portas lógicas quânticas são ditas reversíveis. Outro ponto é que as portas são representadas por matrizes unitárias , onde  é o número de Qubits que a porta lógica quântica está transformando. As principais portas são:

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Hadamard gate

Esta porta atua em um único qubit. Ela mapeia o estado inicial  para  e  para  . A medida terá probabilidades iguais de se tornar 1 ou 0. Ela cria superposição. É representada pela matriz de Hadamard: .

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Pauli-X gate

Esta porta atua em um único qubit. É o equivalente quântico da porta lógica clássica NOT. Ela mapeia o estado inicial  para  e vice versa. É representada pela matriz de Pauli: .

Pauli-Y gate

Esta porta atua em um único qubit. Ela mapeia o estado inicial  para  e  para . É representada pela matriz de Pauli Y: .

 

Pauli-Z gate

Esta porta atua em um único qubit. Ela mantém o estado inicial  inalterado e mapeia  para . É representada pela matriz de Pauli Z: .

Resenha do livro “O que é computação quântica”

O livro “O que é computação quântica“, de Ernesto F. Galvão, é uma excelente introdução ao mundo da computação quântica. Galvão é graduado em física pela PUC-Rio, mestre pela UFRJ, possui doutorado pela Universidade de Oxford e fez o seu pós-doutorado no Perimeter Institute for Theoretical Physics.

O livro pode ser adquirido na amazon, através deste link. Galvão possuindo um estilo leve e divertido consegue em sua obra passar por diversos conceitos fundamentais da computação quântica em uma linguagem acessível e agradável e ao mesmo tempo bem completa para introduzir o assunto.

O livro começa com uma introdução resumida à história da computação, demonstrando que as primeiras formas de contagem e computação teriam sido via pedras durante a pré-história, sendo o termo calcular originário do grego que significa pedra, dai o termo “cálculo renal”. Galvão passa então por Babbage e o ENIAC.

O livro então dá uma resumida panorâmica sobre a ciência da computação, explicando as pesquisas e avanços feitos por Alan Turing e sua máquina de Turing, assim como problemas de complexidade computacional, os tratáveis e intratáveis.