Circuitos quânticos escaláveis para máquinas térmicas multi-qubit (2026)
- Authors:
- Autor USP: OLIVEIRA, ANDERSON ARAUJO DE - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCI
- DOI: 10.11606/D.76.2026.tde-14042026-081644
- Subjects: ALGORITMOS; TERMODINÂMICA; MECÂNICA QUÂNTICA
- Keywords: Algoritmos quânticos variacionais; Emaranhamento; Entanglement; Quantum thermodynamics; Termodinâmica quântica; Variational quantum algorithms
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: O desenvolvimento de tecnologias quânticas energeticamente eficientes constitui um desafio importante no contexto científico atual. Na termodinâmica quântica, a exploração dos efeitos de correlações e emaranhamento tem se destacado como uma via para superar limites clássicos de eficiência. No presente trabalho propomos e investigamos a generalização de uma máquina térmica quântica correlacionada, originalmente estruturada para dois qubits, para sistemas escaláveis de N qubits. Adaptamos as etapas do ciclo termodinâmico — termalização, geração de correlações e extração de trabalho — e apresentamos modelos de ciclos para N qubits, bem como circuitos quânticos para simulá-los. Para a etapa de extração de trabalho, implementamos Algoritmos Quânticos Variacionais (VQA) otimizados via estimador de momentos adaptativos (Adam), visando maximizar a ergotropia do sistema. Investigamos o impacto de diferentes topologias de conectividade ("Linear", "Rainbow" e "All-to-All") na eficiência do ciclo. Nossos resultados demonstram que a presença de correlações iniciais, especificamente a discórdia quântica, permite obter vantagem termodinâmica, de modo que o trabalho extraído escala de forma superaditiva com o número de qubits. Adicionalmente, constatamos que topologias esparsas do tipo "Rainbow+Linear" são suficientes para saturar o limite teórico de extração de trabalho, dispensando a necessidade de um grande número de conexões entre pares de qubits, uma propriedade queacarretaria aumento de profundidade do circuito. Os resultados obtidos estabelecem uma ponte entre a termodinâmica quântica teórica e sua implementação prática, oferecendo ainda guias para experimentos escaláveis e eficientes
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2026
- Data da defesa: 19.02.2026
- Status:
- Nenhuma versão em acesso aberto identificada
-
ABNT
OLIVEIRA, Anderson Araujo de. Circuitos quânticos escaláveis para máquinas térmicas multi-qubit. 2026. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2026. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-14042026-081644/. Acesso em: 16 abr. 2026. -
APA
Oliveira, A. A. de. (2026). Circuitos quânticos escaláveis para máquinas térmicas multi-qubit (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-14042026-081644/ -
NLM
Oliveira AA de. Circuitos quânticos escaláveis para máquinas térmicas multi-qubit [Internet]. 2026 ;[citado 2026 abr. 16 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-14042026-081644/ -
Vancouver
Oliveira AA de. Circuitos quânticos escaláveis para máquinas térmicas multi-qubit [Internet]. 2026 ;[citado 2026 abr. 16 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-14042026-081644/
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