dc.creator | Schultz, Vítor Vaz | |
dc.date.accessioned | 2023-12-21T18:14:51Z | |
dc.date.available | 2023-12-21T18:14:51Z | |
dc.date.issued | 2023-10-13 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30927 | |
dc.description.abstract | Quantum computers still suffer from errors that keep them in the category of Noisy
Intermediate-Scale Quantum (NISQ) computers. Among the various tools capable of
circumventing some of the problems of NISQ computers, there is the Variational Quantum Algorithm (VQA). This algorithm can be useful in almost all sub-areas of quantum computing, such as error correction, compilation, combinatorial optimization, and
dynamic simulations. These algorithms involve optimization processes in parametric
rotation gates and can make use of well-founded optimizers in classical machine learning in computing. Some studies in the formalism of quantum mechanics lead us to
possible experiments on a quantum computer, but due to its sensitivity, these experiments require daily calibration. When dealing with an external environment, the system
behaves as an open system, governed by a unitary operator in the global state space
and described by a completely positive trace-preserving map (CPTP) in the local state
space. We call these processes quantum channels, which result in an evolved state
over time. Through the formalism of the representation in terms of Kraus operators, we
obtain the evolved states through analytical calculations and compare the coherence
of this state with the coherence of the evolved state obtained through the protocol of
simulating noisy quantum channels proposed in [M. S. Zanetti, D. F. Pinto, M. L. W.
Basso, and J. Maziero, Simulating noisy quantum channels via quantum state preparation algorithms, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 56, 115501 (2023)]. During a step of
this protocol, state preparations are performed using functions from the Qiskit library.
The present work performs state preparations using VQA. We simulate channels associated with bit-flip, phase-flip, bit-phase-flip, depolarizing, amplitude damping, phase
damping, generalized amplitude damping, Lorentz, and Heisenberg-Weyl dephasing.
The results of simulations with VQA are satisfactory, with the coherence of the simulated state approaching the analytical value. This demonstrates the usefulness of VQA
in state preparation for this problem. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Canais quânticos | por |
dc.subject | Algoritmo quântico variacional | por |
dc.subject | Computação quântica | por |
dc.subject | Recursos quânticos | por |
dc.subject | Simulação quântica | por |
dc.subject | Quantum channel | eng |
dc.subject | Variational quantum algorithm | eng |
dc.subject | Quantum computing | eng |
dc.subject | Quantum resources | eng |
dc.subject | Quantum simulation | eng |
dc.title | Simulação de canais quânticos usando preparação variacional de estados | por |
dc.title.alternative | Simulation of quantum channels with variational quantum state preparation | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Os computadores quânticos ainda possuem erros que os mantém na classificação
dos computadores Quânticos Ruidosos de Escala Intermediária (NISQ). Dentre as diversas ferramentas capazes de contornar alguns problemas dos computadores NISQ,
temos o Algoritmo Quântico Variacional (AQV). Esse algoritmo pode ser útil em quase
todas as sub-áreas da computação quântica, como, por exemplo, em correção de
erros, compilação, otimização combinatória e simulações de dinâmicas. Esses algoritmos possuem processos de otimização em portas paramétricas de rotação e podem
fazer o uso dos otimizadores bem fundamentados no aprendizado de máquina da computação clássica. Alguns estudos do formalismo de Mecânica quântica nos levam a
possíveis experimentos em um computador quântico, mas, devido à sua sensibilidade,
esses experimentos requerem calibração diária. Quando lidamos com um ambiente
externo, o sistema se comporta como um sistema aberto, regido por um operador unitário no espaço de estados global e descrito por um mapa completamente positivo que
preserva o traço (CPPT) no espaço dos estados local. Chamamos esses processos
de canais quânticos, que resultam em um estado evoluído ao longo do tempo. Através
desse formalismo da representação em soma dos operadores de Kraus, obtemos os
estados evoluídos por meio de cálculos analíticos e comparamos a coerência desse
estado com a coerência do estado evoluído que obtemos por meio do protocolo de simulação de canais quânticos ruidosos proposto em [M. S. Zanetti, D. F. Pinto, M. L. W.
Basso e J. Maziero, Simulating noisy quantum channels via quantum state preparation
algorithms, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 56, 115501 (2023)]. Durante um passo
desse protocolo, realiza-se uma preparação de estados utilizando funções da biblioteca Qiskit. O presente trabalho faz preparação de estados usando AQV. Simulamos
os canais associados à bit-flip, phase-flip, bit-phase-flip, depolarizing, amplitude damping, phase-damping, amplitude-damping generalizado, Lorentz e Heisenberg-Wheyl
dephasing. Os resultados das simulações com AQV são satisfatórios, com a coerência do estado simulado se aproximando do valor analítico. Isso demonstra a utilidade
do AQV na preparação de estados para esse problema. | por |
dc.contributor.advisor1 | Maziero, Jonas | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1270437648097538 | por |
dc.contributor.referee1 | Costa, Ana Cristina Sprotte | |
dc.contributor.referee2 | Duzzion, Eduardo Inacio | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/8406216010177854 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Física | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |