Defesa de Dissertação – Anderson Ávila

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Título: ReDId: Quantum Computing Simulation based on Reduction and Decomposition via Identity Operator

Autor: Anderson Braga de Avila

Banca Examinadora:
• Profa. Dra. Renata Hax Sander Reiser (UFPel/Orientador)
• Prof. Dr. Maurício Lima Pillai (UFPel/Coorientador)
• Prof. Dr. Carlos Holbig (UPF)
• Prof. Dr. Gerson Cavalheiro (UFPel)
• Prof. Dr. Felipe de Souza Marques (UFPel)

Data: 03 de março de 2016
Hora: 14:00h
Local: Auditório Acadêmico, Campus Anglo – UFPel.

Resumo:
Um dos maiores obstáculos para a simulação de algoritmos quânticos é o crescimento exponencial das complexidades espaciais e temporais, devido à expansão das transformações e dos estados de leitura/escrita que ocorrem  principalmente pelo uso do produto tensor em aplicações multidimensionais. A simulação destes sistemas é muito relevante para desenvolver e testar novos algoritmos quânticos. Para minimizar o problema gerado pela alta complexidade da simulação de algoritmos quânticos, este trabalho apresenta uma nova estratégia denominada ReDId – Quantum Computing Simulation based on Reduction and Decomposition via Identity Operator, provendo otimizações baseadas na redução e decomposição via operador Identidade. Na sequência, o trabalho  considera a implementação do algoritmo que faz uso da estratégia ReDId, explorando os componentes VPE-qGM  e VirD-GM do ambiente D-GM, para desenvolvimento e de gerenciamento das simulações. Para validação, considera-se a aplicação das otimizações via estratégia ReDId nas simulações de transformações Hadamard de 21 a 28 qubits e de Transformadas de Fourier Quântica de 26 a 28 qubits. Estes algoritmos  foram simulados sobre CPU, sequencialmente e em paralelo, e em GPU, mostrando redução da complexidade temporal e, consequentemente, menor tempo de simulação. As otimizações via REDId também foram avaliadas na execução do algoritmo de Shor, considerando neste caso o uso de 2n+3 qubits no algoritmo quântico para cálculo da ordem, simulados até 25 qubits. Ao comparar as implementações executando no mesmo hardware com o simulador LIQUi – Language-Integrated Quantum Operations, na versão disponível pela QuArC – Quantum Architectures and Computation Group da Microsoft Research, o simulador via estratégia ReDId mostrou melhor desempenho, permitindo ainda um significativo incremento no número de qubits das aplicações simuladas.