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Dissertação - Eric Johnn Mascarenhas - 2016.pdf: 3232457 bytes, checksum: aa97affac22ae94f56ea3535f79a6d2c (MD5)
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Previous issue date: 2016-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Apesar de grande volume teórico da área de computação e informação quântica, poucas
realizações físicas de um computador quântico foram estudadas. As tentativas já realizadas incluem
eletrodinâmica quântica de cavidade (BRUNE et al., 1996), armadilhas de íons (CIRAC;
ZOLLER, 1995), ressonância magnética nuclear (JONES; MOSCA, 1998), fótons (LANYON
et al., 2008) e até spins em materiais semicondutores (TAYLOR et al., 2005). Dessas tentativas,
o sucesso para o processamento de informação quântica não passou de algumas dezenas
de operações realizadas por poucos qubits (do inglês quantum-bit, uma unidade de informação
quântica binária). Muito ainda precisa ser estudado para que uma idealização física de um
computador quântico possa chegar a ser de fato útil.
A ideia de um computador baseado nos princípios da mecânica quântica veio à tona em
1982 com uma publicação de Feynman (FEYNMAN, 1982) trazendo um interessante questionamento
acerca dos computadores denominados clássicos: Pode um computador baseado
em fenômenos essencialmente clássicos simular completamente a natureza como se conhece e
apresentar os mesmos resultados das observações realizadas experimentalmente? No mesmo
trabalho, em um texto extremamente claro e agradável, Feynman chega à conclusão de que
se a natureza age de maneira quântica, apenas um computador construído com base em fenômenos
quânticos poderia simular com sucesso as observações experimentais. Assim, qualquer
sistema regulado pelas leis da mecânica quântica pode ser candidato físico para implementação
de um computador quântico. Deste ponto de vista, os níveis vibracionais de sistemas moleculares
devido a sua natureza são candidatos por excelência na implementação de computadores
quânticos.
O número de qubits em um sistema molecular vibracional é proporcional ao número de
graus de liberdade vibracionais o qual é dado por 3N 6 para uma molécula de N átomos não
linear e 3N 5 para uma molécula de N átomos linear. Assim, operações de vários qubits podem
ser realizadas implementando apenas algumas moléculas ou ainda, mais níveis vibracionais
podem ser utilizados para representar operações quânticas com lógica não-binária. Vale salientar,
que as excitações dos níveis vibracionais das moléculas são estáveis na escala de tempo de
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interesse das operações computacionais.
Neste trabalho é estudado o controle coerente de sistemas moleculares por meio de pulsos
p e o efeito da anarmonicidade no controle populacional dos níveis vibracionais moleculares,
utilizando a superfície de energia potencial calculada por métodos ab-initio da molécula
de CS2 e através do potencial de Morse parametrizado para representar as vibrações da ligação
OH. Os estudos realizados visam aplicações de sistemas moleculares à computação
quântica. Seguindo a abordagem de outros estudos (ZHAO; BABIKOV, 2007; MISHIMA; TOKUMO;
YAMASHITA, 2008; BABIKOV, 2004; TROPPMANN; TESCH; VIVIE-RIEDLE,
2003; MISHIMA; YAMASHITA, 2010), serão utilizados os modos vibracionais do íon SCN
como qubits a fim de propor a aplicabilidade desta molécula na implementação de portas lógica
quânticas. / Apesar de grande volume teórico da área de computação e informação quântica, poucas
realizações físicas de um computador quântico foram estudadas. As tentativas já realizadas incluem
eletrodinâmica quântica de cavidade (BRUNE et al., 1996), armadilhas de íons (CIRAC;
ZOLLER, 1995), ressonância magnética nuclear (JONES; MOSCA, 1998), fótons (LANYON
et al., 2008) e até spins em materiais semicondutores (TAYLOR et al., 2005). Dessas tentativas,
o sucesso para o processamento de informação quântica não passou de algumas dezenas
de operações realizadas por poucos qubits (do inglês quantum-bit, uma unidade de informação
quântica binária). Muito ainda precisa ser estudado para que uma idealização física de um
computador quântico possa chegar a ser de fato útil.
A ideia de um computador baseado nos princípios da mecânica quântica veio à tona em
1982 com uma publicação de Feynman (FEYNMAN, 1982) trazendo um interessante questionamento
acerca dos computadores denominados clássicos: Pode um computador baseado
em fenômenos essencialmente clássicos simular completamente a natureza como se conhece e
apresentar os mesmos resultados das observações realizadas experimentalmente? No mesmo
trabalho, em um texto extremamente claro e agradável, Feynman chega à conclusão de que
se a natureza age de maneira quântica, apenas um computador construído com base em fenômenos
quânticos poderia simular com sucesso as observações experimentais. Assim, qualquer
sistema regulado pelas leis da mecânica quântica pode ser candidato físico para implementação
de um computador quântico. Deste ponto de vista, os níveis vibracionais de sistemas moleculares
devido a sua natureza são candidatos por excelência na implementação de computadores
quânticos.
O número de qubits em um sistema molecular vibracional é proporcional ao número de
graus de liberdade vibracionais o qual é dado por 3N 6 para uma molécula de N átomos não
linear e 3N 5 para uma molécula de N átomos linear. Assim, operações de vários qubits podem
ser realizadas implementando apenas algumas moléculas ou ainda, mais níveis vibracionais
podem ser utilizados para representar operações quânticas com lógica não-binária. Vale salientar,
que as excitações dos níveis vibracionais das moléculas são estáveis na escala de tempo de
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interesse das operações computacionais.
Neste trabalho é estudado o controle coerente de sistemas moleculares por meio de pulsos
p e o efeito da anarmonicidade no controle populacional dos níveis vibracionais moleculares,
utilizando a superfície de energia potencial calculada por métodos ab-initio da molécula
de CS2 e através do potencial de Morse parametrizado para representar as vibrações da ligação
OH. Os estudos realizados visam aplicações de sistemas moleculares à computação
quântica. Seguindo a abordagem de outros estudos (ZHAO; BABIKOV, 2007; MISHIMA; TOKUMO;
YAMASHITA, 2008; BABIKOV, 2004; TROPPMANN; TESCH; VIVIE-RIEDLE,
2003; MISHIMA; YAMASHITA, 2010), serão utilizados os modos vibracionais do íon SCN
como qubits a fim de propor a aplicabilidade desta molécula na implementação de portas lógica
quânticas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/5537 |
| Date | 19 February 2016 |
| Creators | Mascarenhas, Eric Johnn |
| Contributors | Guimarães, Freddy Fernandes, Guimarães, Freddy Fernandes, Custódio, Rogério de Araújo, Oliveira, Anselmo Elcana de |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Química (IQ), UFG, Brasil, Instituto de Química - IQ (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 663693921325415158, 600, 600, 600, 600, 7826066743741197278, 1571700325303117195, 2075167498588264571 |
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