Implementação de métodos númericos para estudo das propriedades quânticas da luz

Implementa¸˜o de m´todos num´ricos para o estudo ca e e de propriedades quˆnticas da luz a Plano de trabalho de Inicia¸˜o Cient´ ca ıfica

Instituto de F´ ısica. Universidade Federal de Uberlˆndia. a 21 de Outubro de 2012

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Introdu¸˜o e Justificativa ca Desde o ponto de vista da f´ ısica, o conceito de informa¸ao define-se como aquilo que pode c˜ ser codificado dentro de um estado associado a certo sistema de interesse. Um bit de informa¸˜o corresponde ` magnetiza¸ao de um determinado setor de um disco r´ ca a c˜ ıgido ou
` carga de um capacitor. Nesse ponto do racioc´ a ınio, ´ valido pensar no an´logo quˆntico e a a para estes bits cl´ssicos de informa¸ao: o q-bit. Enquanto um bit cl´ssico tem um car´ter a c˜ a a bin´rio, j´ que seu valor pode ser 0 ou 1, um q-bit pode tomar os valores |0⟩, |1⟩ ou a a ser uma superposi¸ao de ambos os estados: α |0⟩ + β |1⟩ [1]. Qualquer sistema no qual c˜ existe uma base com, no m´ ınimo, dois estados e onde seja poss´ criar superposi¸˜es dos ıvel co elementos dessa base s˜o candidatos a q-bits: o spin nuclear, o el´tron e o spin eletrˆnico a e o em nanoestruturas, estados atˆmicos hiperfinos, f´tons com dois tipos de polariza¸ao e o o o c˜ fluxo de campo magn´tico e a carga e a fase numa juntura Josephson s˜o exemplos de e a q-bits. Define-se computador quˆntico como um dispositivo que usa fenˆmenos associados ` a o a Mecˆnica Quˆntica, em particular interferˆncia, para executar opera¸oes l´gicas e, cona a e c˜ o seq¨entemente, algoritmos de computa¸˜o. As diferen¸as entre o processamento de inu ca c forma¸˜o cl´ssica e quˆntica chamaram a aten¸ao de pesquisadores de ciˆncias da comca a a c˜ e puta¸˜o, os quais estudaram o funcionamento de algoritmos para computa¸ao baseada ca c˜ em q-bits. Em 1994, Peter Shor [2] demonstrou uma vantagem efetiva do computador quˆntico sobre o computador cl´ssico: ele pode fatorar n´meros de forma mais eficiente.
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