Analise de recursos quânticos utilizando computadores quânticos

Abstract

Resumo: A mecânica quântica surgiu no início do século XX como uma resposta às limitações da mecânica clássica, especialmente na descrição de fenômenos como a interação de partículas fundamentais e a natureza da radiação. À medida que a teoria evoluía, novas tecnologias baseadas nas propriedades quânticas começaram a ser desenvolvidas, como por exemplo a computação quântica. A computação quântica busca aplicar fenômenos como superposição e emaranhamento para resolver problemas computacionais complexos de forma mais eficiente do que os computadores clássicos. Este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão teórica da mecânica quântica, com ênfase no formalismo matemático utilizado na computação quântica e seus conceitos principais. A revisão aborda também alguns recursos quânticos como o direcionamento quântico, a não-localidade de Bell e o emaranhamento, com foco em estados Bell diagonais. O trabalho é construído utilizando duas abordagens experimentais distintas para a computação quântica. A primeira é baseada em ressonância magnética nuclear (RMN), que permite a manipulação e medição de qubits em sistemas físicos reais utilizando espectrômetros de ressonância magnética. A segunda abordagem utiliza circuitos supercondutores, um tipo de hardware quântico, implementado através da plataforma IBM Quantum, que oferece acesso remoto a computadores quânticos reais. Os resultados experimentais obtidos a partir dessas abordagens são analisados em relação às previsões teóricas

Abstract: Quantum mechanics emerged in the early 20th century as a response to the limitations of classical mechanics, especially in describing phenomena such as the interaction of fundamental particles and the nature of radiation. As the theory evolved, new technologies based on quantum properties began to be developed, such as quantum computing. Quantum computing seeks to apply phenomena like superposition and entanglement to solve complex computational problems more efficiently than classical computers. This work aims to provide a theoretical review of quantum mechanics, with an emphasis on the mathematical formalism used in quantum computing and its key concepts. The review also addresses quantum resources such as quantum steering, Bell non-locality, and entanglement, focusing on Bell diagonal states. The work is structured using two distinct experimental approaches for quantum computing. The first is based on nuclear magnetic resonance (NMR), which allows for the manipulation and measurement of qubits in real physical systems using magnetic resonance spectrometers. The second approach uses superconducting circuits, a type of quantum hardware, implemented through the IBM Quantum platform, which provides remote access to real quantum computers. The experimental results obtained from these approaches are analyzed in relation to theoretical predictions