Informação Quântica

O Grupo de Informação Quântica e Computação Quântica por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) estuda a implementação de algoritmos quânticos, portas lógicas quânticas e também simulações de sistemas quânticos, através da RMN, em sistemas contendo núcleos quadrupolares (I > 1/2) e também spins 1/2. Este grupo desenvolveu a técnica de tomografia de estado quântico para núcleos quadrupolares, e a utiliza no estudo da evolução de estados quânticos coerentes sob processos que causam descoerência. O uso de núcleos quadrupolares é uma alternativa para os sistemas de spins 1/2, mais comuns, e apresenta novos e interessantes aspectos para o estudo da informação quântica, que ainda não foram explorados na literatura. O grupo tem um interesse especial no problema de emaranhamento em informação quântica via RMN, e no momento estamos desenvolvendo ferramentas que contribuirão para a caracterização deste interessante fenômeno, em experimentos de RMN. Nossa metodologia se inicia com simulações numéricas dos sistemas físicos, calculando matrizes densidade e espectros de RMN, que resultam de operações lógicas quânticas - que são operações unitárias - e que, no caso da RMN, são representadas por pulsos de rádio-freqüência. Após vários testes e simulações, experimentos de RMN são realizados, mostrando as operações em um sistema quântico real. A Ressonância Magnética Nuclear é apontada como uma das principais técnicas para implementação de processadores quânticos. As recentes críticas a esta técnica, que reportam a incapacidade da RMN para produzir estados emaranhados, aplicam-se somente aos systemas físicos utilizados até o momento, que são moléculas em amostras líquidas [1]. Contudo, a técnica de RMN possui as ferramentas ideias (os pulsos de rádio-freqüência) para a implementação da computação quântica em larga escala, e certamente terá um papel importante em futuros processadores quânticos, como apontado nas Referências [2,3]. O nosso projeto possui um caráter interdisciplinar, pois estimula fortemente a interação entre físicos (que planejam e realizam os experimentos), engenheiros eletrônicos e mecânicos (que resolvem os problemas técnicos de RMN), químicos (que preparam as amostras) e cientistas da computação (no projeto de algoritmos). 1. Braunstein, S.; Caves, C,; Jozsa, R.; Linden, N.; Popescu, S.; Schack, R. Phys Rev Lett. 1999, 83, 1054-1057. 2. Kane, B. E. Nature. 1998, 393, 133-137. 3. Ladd, T. D.; Goldman, J. R.; Yamaguchi, F.; Yamamoto, Y.; Abe E.; Itoh, K. M. Phys Rev Lett. 2002, 89, 017901.