Sobre

Mais uma vez online, o IV Workshop de Computação Quântica reúne nomes da academia e indústria com o objetivo de atualizar a comunidade brasileira sobre os rápidos avanços da Computação Quântica. Tal revolução baseia-se no uso da mecânica quântica para implementar uma nova lógica de processamento e armazenamento de informação. Embora em estágio embrionário, os processadores quânticos Sycamore da Google, Jiuzhang e Zuchongzhi (arXiv), ambos da China, já superam o poder de processamento de supercomputadores como Summit e Sunway TaihuLight. Em alguns casos os computadores quânticos são cerca de 10 milhões de bilhões de vezes mais rápidos do que a sua simulação clássica!

O Grupo de Computação Quântica da UFSC convida você a participar desta revolução científica e tecnológica! Apresentaremos os recentes avanços na área através de palestras e minicursos. Você ainda terá a oportunidade de participar de um hackathon quântico. Abaixo temos mais informações.

Inscreva-se! (Gratuito)

Mais informações sobre as plataformas usadas para acompanhar o workshop serão divulgadas em breve. Não deixe de se inscrever.

Como participar

Para participar do evento basta se inscrever e acompanhar as palestras ao vivo pelo YouTube. Durante as apresentações será possível fazer perguntas (inclusive de maneira anônima) e votar em perguntas de outras pessoas utilizando a plataforma Slido. Ao final de cada sessão, as perguntas mais votadas serão feitas ao palestrante.

Programação

Segunda-feira (25/10) Terça-feira (26/10) Quarta-feira (27/10) Quinta-feira (28/10) Sexta-feira (29/10) Sábado (30/10)
8h Computadores NISQ para Quantum Advantage (NISQA) O que há de errado com os computadores quânticos atuais e como podemos melhorá-los? O que há de errado com os computadores quânticos atuais e como podemos melhorá-los?
9h Introdução à Computação Quântica com Ket Algoritmos quânticos para resolver equações diferenciais Progressos em computação quântica fotônica
10h Quantum Singular Value Transformation: uma estrutura unificada de algoritmos quânticos Perspectivas do mercado da computação quântica e impacto na competitividade global Co-projetando aceleradores quânticos específicos de aplicativos para HPC
11h Algoritmo Quântico para Otimização Multiobjetivo Hackathon Início Hackathon Fim
12h Encerramento do Workshop
13h
14h
15h
16h Introdução à Computação Quântica com Ket Introdução à Informação Quântica usando o Qiskit Introdução à Informação Quântica usando o Qiskit Hackathon - Resultados
17h

Palestras

Segunda-feira (25/10)

Terça-feira (26/10)

Quarta-feira (27/10)

Quinta-feira (28/10)

Minicursos

Introdução a Computação Quântica com Ket

Minicurso de 4h.

  • Segunda-feira (25/10) das 9h as 11h
  • Segunda-feira (25/10) das 16h as 18h

O que há de errado com os computadores quânticos atuais e como podemos melhorá-los?

Minicurso de 2h.

  • Quinta-feira (28/10) das 8h as 9h
  • Sexta-feira (29/10) das 8h as 9h

Introdução à informação quântica usando o Qiskit

Minicurso de 4h.

  • Terça-feira (26/10) das 16h as 18h
  • Quarta-feira (27/10) das 16h as 18h

Hackathon

Você já montou a sua equipe? O hackathon de computação quântica está chegando!

As equipes serão compostas por 3 membros que enfrentarão 5 desafios com graus de dificuldade crescente, pondo a prova o que você aprendeu durante os minicursos do evento!

Serão 24 horas de pura adrenalina! Os desafios serão divulgados as 11h do dia 29/10 e as equipes terão até as 11h do dia 30/10 para submeterem suas soluções!

A divulgação e a premiação das três primeiras equipes melhor colocadas acontecerá durante o encerramento do evento as 12h do dia 30/10.

Maiores detalhes sobre a dinâmica do evento serão enviados por e-mail. Inscreva-se!

Palestras


Progressos em computação quântica fotônica

(Palestra em ingles)

Ernesto Galvão

Recentemente houve demonstrações impressionantes de computadores quânticos de pequena escala em várias plataformas físicas. Vou revisar alguns dos avanços recentes na área, com foco no uso de sistemas fotônicos para computação quântica, descrever dispositivos de amostragem de bósons, que são um tipo restrito de computador quântico fotônico e delinear caminhos possíveis para a computação quântica fotônica escalonável.


Perspectivas do mercado da computação quântica e impacto na competitividade global

Walmoli Gerber Jr.

O papel do físico na sociedade vai muito além da academia. É dever do físico promover a sua inserção no mercado de trabalho tendo em vista a real possibilidade de empreendimento, principalmente no setor de tecnologia, uma vez que as ferramentas, conceitos e estratégias de raciocínio elaborados na graduação em física possibilitam o desenvolvimento tecnológico. Existem inúmeras posições onde o conhecimento em física tem valor e grande potencial. Vamos abordar o cenário da computação quântica e demonstrar um caso brasileiro de empreendedorismo na física: a QuanBy é a primeira startup brasileira focada no desenvolvimento de tecnologias digitais em computação quântica, com o objetivo de fomentar o desenvolvimento do mercado de computação quântica no Brasil e oferecer tecnologias baseadas em computação quântica e comunicação.


Co-projetando aceleradores quânticos específicos de aplicativos para HPC

Bruno Taketani

IQM está se concentrando em uma abordagem de co-design, onde hardware e software são desenvolvidos lado a lado. A pilha de computação quântica específica do aplicativo resultante pode ser perfeitamente integrada em uma infraestrutura de HPC, de modo que o processador quântico seja utilizado em uma abordagem de acelerador. Para conseguir essa integração, a IQM também está construindo ferramentas de software e hardware específicas para HPC. Nesta palestra, apresentaremos esses conceitos e como a colaboração com especialistas no domínio nos levará adiante. Também exploraremos brevemente os possíveis caminhos para uma carreira na crescente indústria de computação quântica.


Algoritmo Quântico para Otimização Multiobjetivo

(Palestra em ingles)

Marcos Villagra

Nesta palestra irei discutir sobre construção de algoritmos quânticos para otimização multiobjetivo. Primeiro, apresentarei uma técnica heurística baseada no algoritmo de pesquisa de Grover. Em seguida, mostrarei como incorporar um problema multiobjetivo em um hamiltoniano e usar um algoritmo adiabático quântico para encontrar um estado fundamental que codifica uma solução Pareto-ótima. Esta palestra será baseada nestes dois artigos: 1) Multiobjective Optimization Grover Adaptive Search. Benjamín Barán & Marcos Villagra. Recent Advances in Computational Optimization. Studies in Computational Intelligence, Vol.795, pp. 191-211, 2019, e 2) A Quantum Adiabatic Algorithm for Multiobjective Combinatorial Optimization. Benjamín Barán & Marcos Villagra. Axioms, Vol. 8, No. 1, March 2019.


Algoritmos quânticos para resolver equações diferenciais

(Palestra em ingles)

Ashley Montanaro

Prevê-se que os computadores quânticos superem os clássicos na resolução de equações diferenciais, talvez exponencialmente. Mas será mesmo assim? Nesta palestra, vou descrever trabalhos recentes sobre algoritmos quânticos para resolver equações diferenciais de interesse para aplicações práticas. Primeiramente, consideramos uma equação diferencial parcial prototípica - a equação do calor em uma região retangular - e comparamos as complexidades de oito algoritmos clássicos e quânticos para resolvê-la, no sentido de calcular aproximadamente a densidade do calor em uma determinada região. Acontece que, para dimensão espacial d <= 3, os algoritmos quânticos são mais lentos que os melhores algoritmos clássicos. Para d >= 4, há uma aceleração polinomial no algoritmo quântico usando uma abordagem baseada na aplicação de estimativa de amplitude a um passeio aleatório. Em segundo lugar, discutirei um algoritmo quântico para resolver equações diferenciais de interesse em finanças matemáticas, como a equação de Black-Scholes, de forma mais eficiente do que os métodos clássicos. Este algoritmo é baseado em uma aceleração quântica do método de Monte Carlo multinível.


Computadores NISQ para Quantum Advantage (NISQA)

(Palestra em ingles)

Enrique Solano

Vou apresentar a computação quântica como um campo emergente proveniente da física quântica e da informação quântica no quadro da Física teórica e experimental, e como ela se moveu em direção a atividades empresariais em todo o mundo. Vou explicar como é possível alcançar vantagem quântica, ou seja, aplicações industriais úteis, com atuais computadores quânticos de escala de ruído intermediária, um conceito disruptivo que chamamos de NISQA. Finalmente, irei oferecer minha perspectiva sobre as excelentes oportunidades para o desenvolvimento de carreiras científicas e empresariais em tecnologias de computação quântica.


Quantum Singular Value Transformation: uma estrutura unificada de algoritmos quânticos

(Palestra em ingles)

András Gylien

A computação quântica é poderosa porque os operadores unitários que descrevem a evolução no tempo de um sistema quântico têm tamanho exponencial em termos do número de qubits presentes no sistema. Quantum Singular Value Transformation é uma primitiva algorítmica genérica que permite aproveitar esta vantagem exponencial por meio da execução eficiente de transformações polinomiais para os valores singulares de um bloco de um unitário - generalizando a técnica de Processamento de Sinal Quântico de Low e Chuang. Os circuitos quânticos correspondentes têm uma estrutura muito simples, muitas vezes dão origem a algoritmos ótimos e têm fatores constantes atraentes, enquanto geralmente usam apenas um número constante de qubits auxiliares. Muitos algoritmos quânticos podem ser descritos como um problema de transformação de valor singular, incluindo simulação hamiltoniana, amplificação de amplitude, caminhadas quânticas e algoritmos de álgebra linear quântica para aprendizado de máquina. Como tal, o Quantum Singular Value Transformation leva a uma estrutura unificada de algoritmos quânticos que incorporam uma variedade de vantagens quânticas.

Minicursos


Introdução a Computação Quântica com Ket

Evandro Chagas

Neste minicurso vamos introduzir do zero conceitos básicos de computação quântica e testá-los na linguagem de programação quântica Ket. Durante o minicurso, vamos usar o simulador de computação quântica KBW para olhar dentro da execução quântica, algo que não é possível utilizando um computador quântico. Esperamos que todos os participantes interajam durante o curso, manifestando suas dúvidas e testando o que aprenderam. Para acompanhar o minicurso, não é necessário ter conhecimento prévio em computação quântica. Porém, noções básicas de álgebra linear e programação em Python irão ajudar a acompanhar o minicurso.

» Requisitos necessários para acompanhar o minicurso
  • Sistema operacional Linux atualizado
  • Python 3.7 ou superior
  • Ket
  • KBW

Para instalar o Ket e o KBW basta executar:

pip install ket-lang kbw
» Se você não possui Linux e/ou não é familiarizado com o sistema

Recomendamos criar uma máquina virtual com Ubuntu 20.04. Após instalado o sistema operacional, para instalar as ferramentas necessárias, abra um terminal e cole linha a linha os seguintes comandos:

sudo apt update -y
sudo apt install python3-pip -y 
pip3 install ket-lang kbw

Para abrir o servidor do KBW basta executar:

python3 -m kbw

Para a programação quântica durante o minicurso, recomendamos usar o Visual Studio Code. Para instalar no Ubuntu basta executar o seguinte comando no terminal:

sudo snap install code --classic

Introdução à informação quântica usando o Qiskit

Bruna Gabrielly de Moraes Araújo

Vamos ter uma básica introdução sobre informação quântica, computação quântica até o protocolo de teletransporte e depois vamos aplicar estas ideias usando as ferramentas do Qiskit e executando alguns experimentos usando um computador quântico de verdade!

Pré-requisitos, recomendações e ferramentas necessárias para realizar o minicurso.

Qualquer pessoa que não sabe mecânica quântica ou mesmo programação pode ser capaz de seguir o curso.

Recomendo que todos façam um conta aqui: https://quantum-computing.ibm.com


O que há de errado com os computadores quânticos atuais e como podemos melhorá-los?

André Carvalho

Neste breve curso, discutiremos as limitações atuais dos computadores quânticos, os desafios enfrentados ao executar algoritmos em dispositivos reais e como as técnicas de controle quântico podem ser usadas para melhorar o desempenho do hardware quântico. Apresentaremos Boulder Opal, o produto da Q-CTRL que visa caracterizar, melhorar e automatizar o hardware quântico. Começando com um modelo idealizado de hardware para qubit supercondutor, você aprenderá como adicionar diferentes camadas de imperfeições até alcançar um modelo razoavelmente realista do sistema quântico. Você poderá usar este modelo para simular a aplicação de portas quânticas no qubit e analisar, com a ajuda das ferramentas de visualização do Boulder Opal, os efeitos das imperfeições no desempenho final da porta quântica. Em seguida, apresentaremos diferentes estratégias de controle quântico para mitigar erros no sistema, suas vantagens e desvantagens; e aplicamos elas ao modelo de qubit realista apresentado anteriormente.

Palestrantes


András Gylien

Caltech (EUA)

András Gylien

András Gilyén é bolsista Marie Curie do Instituto Rényi. Seus principais tópicos de pesquisa são algoritmos quânticos e complexidade, com foco particular em métodos de álgebra linear quântica (transformação de valor singular quântico e a estrutura de codificação de bloco), otimização e caminhadas quânticas. András recebeu seu PhD em 2019 pela University of Amsterdam, onde foi orientado por Ronald de Wolf e co-orientado por Harry Buhrman no CWI/QuSoft. Entre 2019 e 2021 ele foi um pós-doutorado IQIM na Caltech, enquanto isso ele recebeu o prêmio ERCIM Cor Baayen Young Researcher em 2019 e foi um pesquisador do Google no Instituto Simons para a Teoria da Computação em Berkeley durante o programa “The Quantum Wave in Computing” na primavera de 2020.


André Carvalho

Q-CTRL (Austrália)

André Carvalho

Andre Carvalho é o Quantum Professional Services Lead na Q-CTRL. Ele completou seu PhD na Universidade Federal do Rio de Janeiro antes de ingressar no Instituto Max-Planck de Física de Sistemas Complexos em Dresden como um pós-doutorado. Ele então passou mais de uma década como pesquisador na Australian National University, onde trabalhou em várias disciplinas, reunindo a experiência de físicos e engenheiros para desenvolver soluções de controle para problemas de tecnologia quântica. Ele também trabalhou como pesquisador sênior na Griffith University. Andre tem uma vasta experiência internacional e é amplamente reconhecido por suas contribuições ao campo do controle quântico.


Ashley Montanaro

University of Bristol (Reino Unido)

Ashley Montanaro

Ashley Montanaro trabalha na área de computação quântica há 17 anos. Sua especialidade é algoritmos quânticos e complexidade computacional quântica, temas sobre os quais publicou mais de 50 artigos. Ele tem PhD em computação quântica pela University of Bristol, sob orientação do Prof. Richard Jozsa. Fez pós-doutorado na University of Cambridge e atualmente é professor de Computação Quântica em Bristol. Já foi bolsista ERC Consolidator e premiado com o Prêmio Whitehead em 2017 pela London Mathematical Society. Fez parte do Comitê Diretor da conferência internacional sobre Processamento de Informação Quântica (QIP) de 2016-19, foi Editor Fundador da revista Quantum. Também é cofundador da Phasecraft, uma startup de software quântico cujo objetivo é obter o máximo desempenho dos computadores quânticos.


Bruna Gabrielly de Moraes Araújo

The Institute of Photonic Sciences (Espanha)

Bruna Gabrielly de Moraes Araújo

Bacharelado em Eng. Química pela Unicap - PE. Bacharelado em Física Teórica na UFPE (Recife, Brasil) e na Universidade do Porto (Porto, Portugal). Mestrado em Física onde trabalhei com teoria lógica quântica em uma armadilha iônica de um único íon. Doutoranda em física no ICFO,ICN2 &UAB. Tópico de tese: Entanglement in many-body physics. Fiz um intercâmbio na IBM Quantum de Abril até Setembro.


Bruno Taketani

IQM Quantum Computers (Alemanha)

Bruno Taketani

Bruno Taketani fez seu doutorado na Universidade Federal do Rio de Janeiro, trabalhando com óptica quântica e protocolos de computação/informação quântica. Fez dois pós-doutorados na University of Saarland (Alemanha), desenvolvendo protocolos e algoritmos para computação quântica com íons e qubits supercondutores. Desde 2016 é professor na Universidade Federal de Santa Catarina, onde ajudou a fortalecer as pesquisas em computação quântica. Em setembro de 2020 passou a liderar a equipe de algoritmos e aplicativos, bem como as pesquisas para integrar os computadores quânticos da IQM em ambientes HPC, na IQM Germany.


Enrique Solano

Kipu Quantum (Alemanha)
University of the Basque Country (Espanha)
Shanghai University (China)

Enrique Solano

O Prof. Enrique Solano obteve seu Bacharelado e Mestrado em Física pela Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Peru. Obteve seu doutorado em Física na Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil. Realizou pós-doutorado no Instituto Max-Planck de Óptica Quântica, Garching, Alemanha e no Ludwig-Maximilian University, Munich, Germany. Em 2000, foi nomeado professor de Física na Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, Peru. Em 2008, ele aceitou a posição de prestígio de Professor Ikerbasque na Universidade do País Basco, Bilbao, Espanha. Foi diretor do centro internacional Quantum Computing and Quantum Technologies (QUTIS). Em 2018, aceitou o cargo de Distinto Professor de Física em Xangai Universidade, Xangai, China, onde foi diretor do centro internacional “Quantum Artificial Intelligence for Science and Technology (QuArtist)”. Em 2019, foi nomeado Diretor Científico da empresa de IA DeepBlue Technology com base em Xangai, China. Em 2020, o Prof. Solano ocupou o cargo de CEO da IQM Germany. Desde 2021, é CEO da Kipu Quantum, impulsionando computadores quânticos de co-design modulares de multiplataforma.


Ernesto Galvão

International Iberian Nanotechnology Laboratory (Portugal)
Universidade Federal Fluminense (Brasil)

Ernesto Galvão

Ernesto F. Galvão é o líder do grupo Quantum and Linear-Optical Computation do INL. Doutor em Física pela Universidade de Oxford (PhD 2002), mestre pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1998) e bacharel pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1996). Foi pós-doutorando no Perimeter Institute for Theoretical Physics (Canadá) entre 2002 e 2005 e atualmente está de licença do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (Brasil), onde é docente desde 2006. Em sua pesquisa, ele estuda diferentes modelos computacionais quânticos para identificar e quantificar recursos capazes de alcançar uma vantagem quântica no processamento da informação. Ele está particularmente interessado em implementações fotônicas de computadores quânticos e colabora com grupos de óptica quântica experimental para implementar e caracterizar esses dispositivos.


Evandro Chagas

Universidade Federal de Santa Catarina (Brasil)

Evandro Chagas

Evandro é mestrando do Programa de Pós-Graduação em Ciência da computação da Universidade Federal de Santa Catarina, e é graduado em Ciências da Computação pela mesma universidade. No seu mestrado, ele desenvolveu a linguagem de programação clássica-quântica Ket, que tem como foco a computação quântica em nuvem e a interação entre informações clássicas e quânticas. Sua área de pesquisa também abrange a simulação de computação quântica, onde ele desenvolveu novas técnicas que permitem diminuir o tempo de simulação de certos algoritmos quânticos. Evandro é membro do Grupo de Computação Quântica da UFSC, onde participou da organização de todas as edições do Workshop de Computação Quântica.


Marcos Villagra

Universidad Nacional de Asunción (Paraguai)

Marcos Villagra

Marcos Villaga recebeu o título de PhD em Ciência da Computação Teórica pelo Nara Institute of Science and Technology, Japão em março de 2013. Foi Pesquisador da Sociedade Japonesa para a Promoção das Ciências (JSPS) e pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Fukui de abril de 2013 a março de 2015. Desde abril de 2015, é professor pesquisador em tempo integral na Universidade Nacional de Assunção, Paraguai. Seus interesses de pesquisa são: complexidade computacional e algébrica, criptografia, computação e informação quântica, jogos combinatórios, teoria de autômatos e algoritmos algébricos e espectrais.


Walmoli Gerber Jr.

QuanBy Computação Quântica (Brasil)

Walmoli Gerber Jr.

Bacharel em Física pela UFSC, especialista em física médica, Diretor de novos negócios da Quanby Computação Quântica, Diretor Executivo da Brasilrad Física Médica, Diretor da Vertical Saúde da ACATE, Investidor Anjo e conselheiro de inovação.

Apoio

Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico - UFSC Centro de Física e Matemática - UFSC
Departamento de Informática e Estatística - UFSC Programa de Pós-Graduação em Física - UFSC https://www.quanby.com.br
Sai do Papel Shawee Q-CTRL
IBM

Organização

  • Prof. Eduardo Inacio Duzzioni, Dr. - Coordenador
  • Profª Jerusa Marchi, Drª. - Coordenadora
  • Profª Gisele Bosso de Freitas, Drª.
  • Prof. Paulo Mafra, Dr.
  • Prof. Rafael de Santiago, Dr.
  • Prof. Clovis Aparecido Caface Filho, Me.
  • Caio Boccato Dias de Góes, Me.
  • Evandro Chagas Ribeiro da Rosa
  • Otto Menegasso Pires
  • Eduardo Willwock Lussi
  • Daniel Boso
  • Gabriel Medeiros Lopes Carneiro
  • Gilson Trombeta Magro
  • Tomaz Souza Cruz

Inscrição

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