QTM104 · Portas e circuitos quânticos

Aprenda o conjunto padrão de portas quânticas, como portas de vários qubits criam emaranhamento e lógica e como os circuitos são compilados para as portas nativas e a conectividade do hardware real.

Construir · 6 horas · 4 aulas, um laboratório, uma atividade avaliada e uma peça de portfólio

Para quem é

Quem entende qubits e medição e quer projetar, ler e otimizar circuitos quânticos.

Pré-requisitos

QTM103; segurança com multiplicação de matrizes, vista no QTM102.

O que você será capaz de fazer

• Aplicar as portas de Pauli, Hadamard, de fase (S, T) e de rotação e prever seu efeito sobre um estado
• Usar CNOT, CZ, SWAP e Toffoli para montar lógica reversível, incluindo um meio-somador quântico
• Explicar o retrocesso de fase (phase kickback) e usar identidades de circuito para simplificar circuitos
• Transpilar um circuito para um equipamento real e comparar profundidade e número de portas de dois qubits entre níveis de otimização

Aulas

• Aula 1 · Portas de um qubit
• Aula 2 · Portas de vários qubits e lógica reversível
• Aula 3 · Circuitos no hardware real: compilação
• Aula 4 · Laboratório e atividade

Laboratório: Monte, simplifique e transpile circuitos

Você desenha visualmente um meio-somador quântico e um circuito de teletransporte no IBM Quantum Composer e inspeciona os vetores de estado. Depois, refaz os dois no Qiskit, transpila para um equipamento IBM simulado nos níveis de otimização 0 a 3 e compara profundidade e número de portas de dois qubits. Não é preciso tempo pago de hardware.

Ferramentas gratuitas: IBM Quantum Composer (conta gratuita) e Google Colab com Qiskit e um backend simulado (fake backend) do qiskit-ibm-runtime

Atividade avaliada

Projete um circuito quântico que implemente a função "maioria": o qubit de saída deve ser 1 quando pelo menos dois dos três qubits de entrada forem 1. Verifique as oito entradas possíveis num simulador e apresente a tabela-verdade. Depois, transpile para um backend IBM simulado nos níveis de otimização 0 e 3 e informe profundidade, total de portas e portas de dois qubits. Explique em uma página quais identidades de circuito ou escolhas de layout reduziram o custo e proponha mais uma simplificação manual.

Peça de portfólio

Um conjunto documentado de circuitos quânticos (meio-somador, teletransporte, função maioria) com métricas de transpilação.

No seu ritmo, com 12 meses de acesso. Dúvidas são respondidas por escrito pelo painel do aluno. Ao concluir o curso, você recebe um registro de conclusão.