Banca de QUALIFICAÇÃO: ALLAN MIQUÉIAS DE CARVALHO SANTOS

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ALLAN MIQUÉIAS DE CARVALHO SANTOS
DATA : 26/05/2026
HORA: 13:00
LOCAL: google meet
TÍTULO:

DESENVOLVIMENTO E VALIDAÇÃO DE UM SISTEMA DE CONTROLE DE PORTAS LÓGICAS QUÂNTICAS VIA RÁDIO DEFINIDO POR SOFTWARE

 

PALAVRAS-CHAVES:

Computação quântica. SDRs. Portas Lógicas. Qubits.

PÁGINAS: 31
RESUMO:

Algoritmos cada vez mais complexos e a demanda crescente por alto poder de processamento com baixa latência têm exposto limitações estruturais das arquiteturas computacionais clássicas, sobretudo em aplicações como inteligência artificial, automação espacial, otimização logística e processamento em tempo real, nas quais diversos problemas são classificados como NP-difíceis e, portanto, exigem tempo de cálculo exponencial em computadores convencionais. Nesse contexto, a computação quântica desponta como paradigma promissor ao explorar superposição, emaranhamento e interferência para potencialmente oferecer vantagens em classes de problemas intratáveis para a computação clássica, sob o arcabouço de complexidade BQP. Entretanto, a tecnologia quântica atual encontra-se no regime NISQ, caracterizado por dispositivos de pequena ou média escala, sujeitos a ruído e decoerência, com fidelidade limitada de portas e forte dependência de sistemas de controle complexos e onerosos, usualmente baseados em geradores de forma de onda arbitrária (AWGs), sintetizadores e arranjos dedicados de RF, o que dificulta a escalabilidade e encarece experimentos. Um dos gargalos críticos nesse cenário é justamente o subsistema de controle clássico–quântico: gerar, sincronizar e ajustar com precisão os pulsos de rádio e micro-ondas que implementam as portas lógicas quânticas (como X, Y, Z, Hadamard e CNOT), garantindo que as transformações unitárias desejadas sejam realizadas com fidelidade suficiente para aplicações experimentais e, futuramente tolerantes a falhas. Diante desse problema, este trabalho tem como objetivo desenvolver e validar um sistema de controle de portas lógicas quânticas baseado em Rádio Definido por Software (SDR), utilizando o módulo ADALM-PLUTO como plataforma de hardware e a linguagem Python como ambiente de programação de alto nível. Em uma primeira etapa, é proposto e implementado um simulador numérico em Python que mapeia parâmetros de pulsos de rádio—frequência, amplitude, fase e duração—em operações unitárias de um qubit, modelando rotações em torno dos eixos X, Y e Z na esfera de Bloch e calculando as probabilidades de medição associadas, o que permite validar matematicamente a correção das portas simuladas (por exemplo, RX(θ), RY (θ), RZ(θ) e H). Em seguida, o trabalho avança para a integração do modelo teórico com o SDR, configurando o ADALM-PLUTO para sintetizar sinais de RF na faixa de centenas de megahertz a alguns gigahertz, com modulação em I/Q controlada via Python, de forma a reproduzir fisicamente os pulsos correspondentes às portas quânticas analisadas em
simulação. Espera-se, ao final, obter um protótipo funcional de arquitetura de controle capaz de, a partir da descrição de portas quânticas em alto nível, gerar os pulsos de rádio equivalentes no SDR e avaliar a fidelidade das operações através de métricas apropriadas, estabelecendo um elo claro entre parâmetros físicos (frequência, potência, fase) e a evolução do estado quântico teórica. Os resultados esperados incluem (i) a validação numérica do mapeamento pulso–porta para um qubit, (ii) a demonstração da viabilidade do ADALM-PLUTO como elemento central de um sistema de controle quântico de baixo custo, e (iii) a contribuição para o avanço de interfaces clássico–quânticas mais flexíveis, compactas e escaláveis, alinhadas às demandas atuais da computação quântica experimental.

 

 

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 2048965 - FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
Interno - 1158600 - ISAAC BARROS TAVARES DA SILVA
Externo ao Programa - 1395263 - JOSE GARIBALDI DUARTE JUNIOR - y UFERSA