Algoritmos Quânticos e Aplicações Práticas (96h)
Sobre o curso
Módulo 1: Fundamentos da Mecânica e Computação Quântica
- Diferenças fundamentais entre o processamento clássico (bits) e quântico (qubits).
- Princípios de superposição, emaranhamento e o conceito de decoerência.
- Representação visual e matemática de estados quânticos utilizando a Esfera de Bloch.
Módulo 2: Portas Lógicas e Construção de Circuitos
- Portas quânticas de um qubit: Identidade, portas de Pauli (X, Y, Z) e Hadamard (H).
- Portas de múltiplos qubits: CNOT (XOR quântico) e Toffoli (CCNOT).
- Introdução ao framework IBM Qiskit (Python) para criação, transpilação e simulação de circuitos.
Módulo 3: Algoritmos Quânticos Essenciais
- Algoritmo de Shor: Transformada de Fourier Quântica, estimativa de fase e a quebra da criptografia RSA por meio de fatoração.
- Algoritmo de Grover: O conceito de oráculos (caixas-pretas), aplicação da matriz de difusão e aceleração quadrática para buscas de dados.
Módulo 4: Quantum Machine Learning (QML)
- O problema da entrada de dados clássicos em computadores quânticos e o uso de QRAM.
- Máquinas de Vetor Suporte Quânticas (QSVM) e uso de kernels quânticos.
- Análise de Componentes Principais (PCA quântico) para redução de dimensionalidade de dados.
Módulo 5: Algoritmos Variacionais (VQE) e Era NISQ
- Computação na era NISQ (dispositivos ruidosos de escala intermediária).
- O algoritmo híbrido Variational Quantum Eigensolver (VQE) para calcular estados de energia molecular.
- Escolha de ansatz (como UCCSD) e a integração com otimizadores clássicos (como L-BFGS-B).
Módulo 6: Mitigação de Erros Quânticos (QEM)
- A diferença entre mitigação de erros (QEM) e correção de erros (QEC).
- Técnicas de Extrapolação de Ruído Zero (ZNE) para estimar resultados sem ruído.
- Cancelamento Probabilístico de Erro (PEC) e verificação de simetria.
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