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Dissertação

{en_GB=Quantum Computing: From Algorithms to Implementation } {} EVALUATED

Detalhes: {pt=À medida que a tecnologia continua a evoluir, os computadores clássicos chegaram ao limite de compressão dos componentes, o que levou ao desenvolvimento de alternativas como computação quântica. Os computadores quânticos são consideravelmente mais potentes que os computadores clássicos; ao contrário do bit clássico, o bit quântico pode existir em mais do que dois estados, permitindo que os computadores quânticos processem múltiplos estados ao mesmo tempo. O objetivo desta Tese é explorar o mundo da computação quântica analisando formas de manipular o estado de qubits, e, partindo dessa análise, desenvolver e implementá-los em computadores quânticos. O algoritmo selecionado esta Tese foi o algoritmo de Shor para a factorização de grandes números primos. Este algoritmo foi selecionado devido à sua importância e relevância , e em particular, pelo uso da Transformada de Fourier Quântica, que é a chave de inúmeros outros algoritmos. Estes algoritmos são desenvolvidos com recurso a Qiskit, uma kit de desenvolvimento de software criado pela IBM, que corre em Python. Para proporcionar uma melhor análise destes algoritmos, estes serão implementados passo a passo recorrendo ao paralelismo entre as equações matemáticas que os formam e a correspondência em portas quânticas. Este Tese apresenta também uma versão semi-clássica do algoritmo de Shor, realçando como a computação clássica pode ser utilizada para complementar a computação quântica. Devido a limitações dos computadores quânticos disponíveis, nem todos os algoritmos puderam ser testados em sistemas físicos., en=As technology continues to evolve, classic computers have reached the point where the components can't get any smaller, leading to the development of alternative approaches like quantum computing. Quantum computers are a lot more powerful than classical ones, as unlike the classic bit, the quantum bit can be in more than two states allowing quantum computers to process several states at the same time. The aim of this Thesis is delving into the world of quantum computing by analysing ways to manipulate the state of qubits, and from there, build up to the implementation of quantum algorithms and its implementation in a quantum computer. The algorithm of choice for this Thesis is the Shor's algorithm for factoring large prime numbers, selected due to its current relevance, and in particular it uses the Quantum Fourier Transform (QFT), which is the key for many quantum algorithms. Algorithms are developed using Qiskit, an open-source software development kit founded by IBM Research, that runs on Python. To provide a better insight on the algorithms', a step by step design shows the parallelism between the mathematical equations behind the algorithms and the corresponding quantum gate. This Thesis also features a semi-classical implementation of Shor's algorithm that shows how classical computation can be used to improve quantum computing. Due to physical limitations of the quantum computers available for simulations, not all quantum circuits were tested on a real quantum device as it was originally intended.}
Keywords: {pt=Computação quântica, Transformada de Fourier Quântica, Algoritmo de Shor, Qiskit, en=Quantum Computing, Quantum Fourier Transform, Shor’s Algorithm, Qiskit}

Discussão: outubro 1, 2021, 12:0