Simulações Quânticas para Química e Novos Materiais (96h)
Sobre o curso
Módulo 1: Fundamentos de Química Computacional Clássica e Modelagem Foca nos métodos clássicos que servem de base teórica, como métodos Ab Initio (Hartree-Fock), Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e métodos semi-empíricos. Inclui introdução a softwares como Gaussian, visualização no Gaussview e conceitos elementares de dinâmica molecular clássica.
Módulo 2: Introdução à Computação Quântica e Dinâmica de Sistemas Fechados Transição da química clássica para a quântica. Aborda a Equação de Schrödinger dependente do tempo, uso da biblioteca QuTiP e a formulação de sistemas baseados em Qubits, ensinando a mapear Hamiltonianos arbitrários em matrizes de Pauli usando o Qiskit.
Módulo 3: Algoritmos Híbridos para Estrutura Eletrônica (O Algoritmo VQE) Módulo dedicado ao Variational Quantum Eigensolver (VQE), essencial para a atual era NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum). Cobre a parametrização de estados (Ansatzes como o UCC e Hardware-Efficient), otimização de geometrias moleculares e uso prático com bibliotecas de ponta como PennyLane, TensorFlow Quantum e Qiskit Nature.
Módulo 4: Simulação de Dinâmica Quântica e Evolução no Tempo Ensina a propagar o estado de um sistema químico no tempo. Aborda o método Split-Operator Fourier Transform (SOFT) nas versões clássica e quântica, cálculos de trotterização (decomposição de Suzuki-Trotter) e o algoritmo de evolução quântica variacional em tempo real (VarQRTE).
Módulo 5: Simulações Quânticas em Variáveis Contínuas (Qumodes) Exploração da computação quântica baseada em óptica (fótons), onde a informação processada é contínua. Utiliza a biblioteca Strawberry Fields para simular estados Gaussianos e de Fock, a propagação do Hamiltoniano de Bose-Hubbard e a implementação do VQE neste paradigma.
Módulo 6: Ecossistemas Avançados e Simulações com Ruído Foco prático em ambientes de simulação de alto desempenho, explorando pacotes como TenCirChem e Microsoft QDK. Prepara o aluno para simular a interferência do ruído em circuitos (noisy circuit simulation), aplicar mitigação de erros e programar execuções em hardware quântico real.
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