Todas as atividades presenciais ocorrerão no Auditório João Ernesto Escosteguy Castro (Auditório do EPS).

Inicialização de Estados Quânticos

Adenilton José da Silva

Onipresente na computação quântica é o passo para codificar dados em um estado quântico. Este processo é chamado de preparação de estado quântico, e sua complexidade para dados não estruturados é exponencial no número de qubits. Vários trabalhos abordam esse problema, por exemplo, usando métodos variacionais que treinam um circuito de profundidade fixa com complexidade gerenciável. Esses métodos têm suas limitações, como a falta de uma técnica de retro propagação e platôs. Nesta palestra será descrito um algoritmo para reduzir a profundidade do circuito de preparação de estado descarregando a complexidade computacional para um computador clássico. O estado quântico inicializado pode ser exato ou uma aproximação, e mostramos que a aproximação é melhor nos processadores quânticos atuais do que a inicialização do estado original. A avaliação experimental demonstra que o método proposto permite uma inicialização mais eficiente de distribuições de probabilidade em um estado quântico.

*Atividade remota.

Usando Computadores Quânticos para Simular Experimentos Fundamentais de Mecânica Quântica e Comunicação Quântica

Jonas Maziero

Experimentos sobre fundamentos de mecânica quântica e comunicação quântica são, em geral, muito caros. Isso impossibilita que muitos grupos de pesquisa e ensino (GPE) realizem tais experimentos. Computadores quânticos universais podem ser usados para implementar qualquer estado ou dinâmica quântica. Com a disponibilidade de computadores quânticos na nuvem, tornou-se possível simular esses experimentos a um custo acessível a GPE brasileiros. Isso estimula inclusive a proposição e desenvolvimento de novos experimentos. Nesse seminário, começarei explicando os elementos básicos da computação quântica e sua implementação usando o Qiskit como ferramenta de programação para experimentar com os computadores quânticos da IBM, que podem ser acessados livremente na nuvem. Usaremos esses computadores para simular experimentos sobre os fundamentos de mecânica quântica (violação de desigualdades de Bell, interferômetro de Mach-Zehnder, etc) e de comunicação quântica (teleportação quântica, swap de emaranhamento, etc).

Aprendizado de Máquina Quântico Geométrico

Marco Cerezo

Os modelos de Aprendizado de Máquina Quântico (QML) têm como objetivo aprender a partir de dados codificados em estados quânticos. Recentemente, foi demonstrado que modelos com poucos ou nenhum viés indutivo são propensos a ter problemas de treinamento e generalização, especialmente ao tentar dimensioná-los para tamanhos de problemas do mundo real. Portanto, é fundamental desenvolver modelos que codifiquem o máximo de informações ou suposições disponíveis sobre o problema em questão. Essa fonte frequentemente subutilizada de informações surge principalmente do conhecimento das simetrias do problema subjacente. Inspirados por insights e sucessos encontrados no campo do aprendizado profundo geométrico, reconhecemos as simetrias como um aspecto central no desenvolvimento de estruturas de QML. Nesta apresentação, apresentamos teoria fundamentando o design de modelos geométricos de QML, metodologia para construir e parametrizar tais modelos e ilustramos suas vantagens em exemplos concretos.

*Palestra em inglês.

**Atividade remota.

Computadores Quânticos Supercondutores

Ivan Santos

Dispositivos supercondutores têm se mostrado a tecnologia mais promissora para a escalabilidade da computação quântica (QC). Neste seminário, serão apresentados os princípios da QC em chips supercondutores, o estado da arte no desenvolvimento dessa tecnologia no Brasil e a instalação em andamento de um laboratório aberto para a construção de dispositivos supercondutores para QC no CBPF.

Raciocínio Diagramático para Computação Quântica

Stefano Gogioso

O ZX-calculus é uma linguagem gráfica que oferece uma maneira intuitiva e elegante de raciocinar sobre computação quântica, respaldada de forma rigorosa por mais de 200 artigos de pesquisa. Os diagramas ZX inicialmente se assemelham a circuitos quânticos, tornando-os familiares para aqueles que já estão nesse campo. No entanto, ao contrário dos circuitos quânticos, essas representações são mais do que meros esquemas: elas constituem um novo tipo de matemática sofisticada e rigorosa, feita sob medida para tratar do mundo quântico. Nesta apresentação, introduzirei os conceitos fundamentais e técnicas do ZX-calculus de uma forma acessível tanto para entusiastas quanto profissionais da computação quântica. Em seguida, aplicarei o cálculo para representar algumas aplicações quânticas atuais, como a Computação Quântica Baseada em Medição e o Algoritmo de Otimização Aproximada Quântica.

*Palestra em inglês.

**Atividade remota.

Iniciativas quânticas no Brasil e cenário mundial

Celso Villas-Boas

Nesta palestra vamos discutir um pouco sobre as tecnologias quânticas de segunda geração, que tem um potencial gigantesco de revolucionar as tecnologias ligadas ao processamento, transmissão e captação de informações em geral. Por conta de seu poder disruptivo, já há investimentos vultuosos ao redor do mundo, tanto por parte de governos quanto do setor privado, e que vem acontecendo de forma sistemática há pelo menos 5 anos. Por outro lado, somente há uns dois anos é que o assunto começou a ser discutido no Brasil, visando a criação de programas de tecnologias quânticas robustos e com visão de longo prazo.

Introdução à programação quântica com Ket

Evandro C. R. da Rosa

Podemos usar superposição e emaranhamento para desenvolver aplicações aceleradas por computadores quânticos para resolver alguns problemas mais rápido do que qualquer supercomputador jamais poderia. Embora computadores quânticos capazes de superar computadores clássicos na resolução de problemas do mundo real ainda não sejam uma realidade, esperamos que eles estejam prontos em breve. Até lá, já podemos nos preparar para esse futuro, desenvolvendo e testando soluções aceleradas pela computação quântica hoje. Neste minicurso apresentaremos os principais conceitos da computação quântica aplicadas na linguagem de programação quântica Ket. Esperamos que todos os participantes interajam durante o curso, manifestando suas dúvidas e testando o que aprenderam.

Explorando a Otimização Quântica: Potencializando a Eficiência na Resolução de Problemas de Otimização Combinatorial do Tipo QUBO

Marcos César Oliveira

Nesta palestra, examinaremos a capacidade dos computadores quânticos de substancialmente aprimorar a eficiência na resolução de problemas de otimização combinatorial do tipo QUBO (Quadratic Unconstrained Binary Optimization). Iniciando com uma explanação acessível do conceito de QUBO e sua importância em diversas áreas, como logística, planejamento de recursos, aprendizado de máquina e processamento de imagens, exploraremos como os computadores quânticos se destacam na abordagem de problemas de otimização combinatorial. Apresentaremos a maneira natural pela qual os recursos quânticos permitem a exploração de soluções em problemas de otimização. De maneira mais específica, abordaremos a transposição de problemas QUBO para o contexto quântico e investigaremos a aplicação prática dos algoritmos QAOA e FALQON. Nossa análise compreenderá os potenciais benefícios dessas estratégias, incluindo possíveis melhorias na eficiência e qualidade das soluções obtidas.

Desbrave em ritmo acelerado com as Lightning Talks! Palestras de 15 minutos sobre computação quântica, seguidas por 5 minutos de perguntas. Uma explosão de conhecimento e diálogo em pouco tempo!

Programação

Segunda-feira (18/09)

• 16h30 - Design de Portas Lógicas Quânticas. Eduardo Lussi, mestrando em Ciência da Computação - UFSC.
• 16h50 - Expressividade versus Concentração na Função Custo. Lucas Friedrich, doutorando em Física - UFSM.

Quarta-feira (20/09)

• 16h30 - Simulação de Canais Quânticos Ruidosos via Preparação de Estados Quânticos. Prof. Marcelo S. Zanetti - UFSM.
• 16h50 - Simulação de POVM’s através de algoritmos quânticos de preparação de estados. Dr. Douglas F. Pinto - UFSM.

A Exposição de Pôsteres é uma oportunidade valiosa para os participantes compartilharem suas pesquisas e descobertas com a comunidade acadêmica e profissional. Haverá sessões todos os dias de 13h30 a 14h e entre 16h e 16h30. A ideia é tornar o evento um ambiente interativo onde os participantes possam discutir seus projetos, resultados e ideias relacionados à computação quântica. É uma excelente oportunidade para networking!

Para apresentar seu pôster, basta preencher o formulário de inscrição abaixo até sexta-feira, dia 15/09, e trazer o seu pôster no dia do evento.

Em nosso Podcast Quântico, alunos e ex-alunos a compartilharão suas experiências e perspectivas sobre as carreiras que se desenrolam após a graduação ou pós-graduação na área de computação quântica. Junte-se a nós em conversas autênticas enquanto discutimos trajetórias profissionais, desafios enfrentados e os momentos que definem o caminho para o sucesso na indústria quântica. Se você está curioso sobre as possibilidades do mundo quântico ou está considerando suas próprias opções de carreira, este podcast oferece insights valiosos diretamente de quem está trilhando esse percurso!

Participantes:

• Bruno Taketani

• Evandro C. R. da Rosa

• Otto Menegasso

• Thiago Maciel

Adenilton José da Silva

Universidade Federal de Pernambuco (Brasil)

Adenilton Silva é professor do Centro de Informática da UFPE desde 2019. Seus principais interesses de pesquisa são software de sistema para dispositivos quânticos, aprendizagem de máquina quântica e algoritmos.

Bruno Taketani

IQM Computadores Quânticos (Alemanha)

Bruno G. Taketani trabalha na IQM Quantum Computers como Gerente Técnico de Produtos, desenvolvendo a integração do sistema da empresa em ambientes de computação de alto desempenho (HPC). Seu trabalho em computação quântica teve início durante seu doutorado, onde se concentrou no desenvolvimento de protocolos para a era NISQ. Em seguida, passou 5 anos como pesquisador na Alemanha, trabalhando em algoritmos quânticos e aplicações. Antes de ingressar na IQM, Bruno ocupou um cargo de professor na UFSC, Brasil, onde contribuiu para fortalecer os esforços locais em tecnologias quânticas. Bruno também trabalha na construção do ecossistema europeu no Consórcio da Indústria Quântica Europeia (QuIC) e representa esse grupo em um grupo consultivo da EuroHPC Joint Undertaken.

Celso Villas-Boas

Universidade Federal de São Carlos (Brasil)

Celso J. Villas-Boas: É professor associado da UFSCar, São Carlos. Foi chefe do Departamento de Física, coordenador do curso de graduação e de pós-graduação em Física/UFSCar. Tem mais de 25 anos de experiência em Óptica e Informação Quântica, em especial: processamento de informação quântica, computação quântica e interação radiação-matéria. Já orientou mais de 50 projetos de IC, mestrado, doutorado e pós-doutorado, e é coautor de importantes trabalhos na área, por exemplo, o primeiro a demonstrar a robustez da discórdia quântica, o primeiro a demonstrar a transparência induzida eletromagneticamente com átomos individuais; o primeiro a demonstrar que a geração de correlações entre átomos funciona como testemunha da não classicalidade de campos ópticos intensos. Atualmente coordena projetos em tecnologias quânticas de segunda geração junto a órgãos públicos e privados.

Evandro C. R. da Rosa

Quantuloop (Brasil)

Evandro é co-fundador da Quantuloop, start-up brasileira de computação quântica, e membro do Grupo de Computação Quântica da UFSC (GCQ-UFSC) desde sua criação. Mestre em Ciência da Computação pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), em sua dissertação, Evandro desenvolveu uma técnica para interação dinâmica de dados clássicos e quânticos entre computadores clássicos e computadores quânticos em nuvem, trabalho que resultou no projeto de open-source Ket. Sua área de pesquisa abrange programação e simulação quântica, criando ferramentas para facilitar o desenvolvimento de aplicações quânticas e métodos para reduzir o tempo e uso de memória na simulação de computadores quânticos.

Ivan Santos Oliveira

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (Brasil)

Ivan S. Oliveira é um Pesquisador Sênior no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), trabalhando nas áreas de ressonância magnética nuclear e processamento de informações quânticas. Ele publicou cerca de 120 artigos, cinco livros e orientou 15 teses de doutorado e 13 dissertações de mestrado.

Jonas Maziero

Universidade Federal de Santa Maria (Brasil)

Possui Bacharelado (2007) em Física pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Mestrado (2009) e Doutorado (2012) em Física pela Universidade Federal do ABC e Pós-Doutorado pela UFSM (2012) e pela Universidad de la República (2016). Foi Professor Adjunto de Física na Universidade Federal do Pampa de 2012 a 2013. Desde 2013 é Professor de Física e Coordenador do Grupo de Informação Quântica e Fenômenos Emergentes na UFSM. Atualmente é Professor Associado II de Física na UFSM. Tem experiência na área de Física Geral, com ênfase em Física Quântica, Ciência da Informação Quântica, Recursos Quânticos, Inteligência Artificial Clássica e Quântica e Fenômenos Emergentes.

Marcos César Oliveira

Universidade Estadual de Campinas (Brasil)

Possui Doutorado em Física pela Universidade Federal de São Carlos (1999). Realizou estágios de pós-doutorado na Universidade de Queensland-Austrália e foi professor visitante do Institute for Quantum Information Science, na universidade de Calgary entre 2011-2012. Atualmente é professor titular e Diretor associado do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas. Foi Coordenador de Pós-Graduação do Instituto de Física Gleb Wataghin de 2016 a 2021, Presidente do Fórum de coordenadores de pós-graduação em Física e Astronomia de 2019-2021, Vice-Coordenador do Exame Unificado de Física (EUF) de 2016 a 2019 e coordenador do mesmo de 2019 a Julho de 2021. Durante sua carreira, supervisionou mais de 20 estudantes de doutorado e mestrado, e seu foco geral de pesquisa é sobre como os recursos quânticos podem ser empregados para o desenvolvimento de estratégias de comunicação, computação e detecção com as tecnologias experimentais atuais e suas extensões.

Marco Cerezo

Laboratório Nacional de Los Alamos (EUA)

Marco Cerezo é um físico guatemalteco atualmente cientista na equipe do Laboratório Nacional de Los Alamos. Marco obteve seu doutorado na Universidade de La Plata, em Buenos Aires, Argentina, onde trabalhou com informações quânticas, matéria condensada e fundamentos da mecânica quântica. Atualmente, o trabalho de Marco tem como objetivo compreender teoricamente as capacidades e limitações dos algoritmos variacionais em computadores quânticos near-term. Ele estudou fenômenos como barren plateaus, o efeito do ruído em algoritmos quânticos e propôs diversos algoritmos para aplicações near-term.

Otto Menegasso

Centro Latino-Americano de Computação Quântica (Brasil)

Otto Menegasso Pires é mestre em Inteligência Computacional pela UFSC e doutorando em Modelagem Computacional e Tecnologia Industrial no SENAI CIMATEC. Tem experiência em computação quântica com trabalhos de síntese de circuitos quânticos usando aprendizado por reforço e desenvolvimento de uma heurística para a resolução de problemas NP-completo usando o algoritmo QAOA. Participou do desenvolvimento das ferramentas e testes da linguagem brasileira de programação quântica Ket. Atualmente foca em aplicações para a indústria, redes quânticas e quantum machine learning. Tem participação nos projetos do Centro Latino Americano de Computação Quântica (LAQCC) focados em Aplicações Industriais da Computação Quântica e Computação e Tecnologias Avançadas.

Stefano Gogioso

Universidade de Oxford (Reino Unido)

Stefano Gogioso é um matemático e cientista da computação do Reino Unido. Ele obteve seu doutorado em Oxford sob a supervisão de Bob Coecke, desenvolvendo maneiras ilustrativas de falar sobre partículas quânticas e seu comportamento peculiar. Atualmente, ele é professor na Universidade de Oxford, onde ministra cursos avançados sobre computação quântica. Sua pesquisa atual se concentra no desenvolvimento de métodos diagramáticos para computação quântica e no estudo da informação quântica no espaço-tempo.

Thiago Maciel

Instituto de Tecnologia e Inovação (Emirados Árabes Unidos)

• Prof. Eduardo Inacio Duzzioni, Dr. (UFSC) - Coordenador
• Profª. Jerusa Marchi, Drª. (UFSC) - Coordenadora
• Prof. Paulo Mafra, Dr. (UFSC)
• Prof. Pedro Castellucci, Dr. (UFSC)
• Evandro Chagas Ribeiro da Rosa, Me. (Quantuloop)
• João Pedro Engster, Me. (UFSC)
• Otto Menegasso Pires, Me. (LAQCC/SENAI CIMATEC)
• Eduardo Willwock Lussi, B.Sc. (UFSC)
• Letícia Bertuzzi, B.Sc. (UFSC)
• César Freitas (UFSC)
• Gabriel Medeiros Lopes (UFSC)
• Gabriel Turatti (UFSC)