Conceitos Físicos para a Teoria da Informação e sua Computação Quântica
A teoria matemática da comunicação e a teoria quântica da matéria se destacam na ciência do século XX pela superação de paradigmas científicos clássicos. Ambas promoveram avanços teóricos essenciais e, a despeito de abordarem eventos que se afastam absolutamente do senso comum, foram rapidamente incorporadas às espetaculares transformações tecnológicas que afetaram decisivamente a vida das pessoas e o uso das coisas. Seus conceitos fundamentais, a informação e a incerteza, identificaram fenômenos e estabeleceram novos conceitos e processos como codificação, dualidade, entanglement, bit, qbit, redes, complexidade, cibernética, inteligência artificial, machine learning decorrente dos avanços da experimentação física, da lógica formal, do desenvolvimento de ferramentas matemáticas e de ideias teóricas que revolucionaram a física. Essas descobertas e invenções ocorreram num período exemplar de desenvolvimento na história humana, que se estende do fim do século XIX até a década de 1980, com intensa atividade durante as duas guerras mundiais, em um esforço de pesquisadores na academia, institutos de pesquisa e empresas que valorizou o espírito científico de racionalidade e experimentação.
O minicurso “Conceitos Físicos para a Teoria da Informação e sua Computação Quântica” pretende apresentar e esclarecer os conceitos físicos e matemáticos dessas teorias para introduzir o tema da computação quântica como área de desenvolvimento na ciência da informação. Será adotada uma perspectiva interdisciplinar e de divulgação científica e não se requer conhecimento prévio do tema.
Espera-se que o entendimento desses conceitos físicos e matemáticos contribua para despertar o interesse do público de áreas diversas no estudo dessas disciplinas, que, quando tomadas em conjunto, recebem de alguns autores a denominação naturalmente interdisciplinar de cibernética, para enfatizar o controle e a automação no mundo das máquinas e do seu uso pelo homem, respondendo, assim, por parcela relevante da profunda transformação na ciência e na sociedade contemporâneas.
Pretendemos abordar os seguintes tópicos:
- Motivação: a centralidade da cibernética na atualidade e o fim do determinismo na ciência.
- A informação como grandeza física mensurável e a Teoria Matemática da Comunicação.
- O Bit: a informação e a comunicação “tradicionais”
- Boole, Shannon, Türing e Wiener: um alfabeto, uma álgebra, um sistema de transmissão e uma máquina. O modelo da computação tradicional.
- As experiências de difração e o processo de medida nos eventos microscópicos
- Conceitos da Teoria Quântica: linearidade; números complexos; superposição; e interpretação probabilística. A Indiscernibilidade dos indistinguíveis.
- O Demônio de Maxwell e a observação: “information is physical”
- O QBit: a informação e a comunicação quânticas
- Entanglement
- Feynman et alii: um alfabeto, uma álgebra, um sistema de transmissão e uma máquina. O modelo da computação quântica.
- Uma aplicação: Quantum Key Distribution Protocol.
- Algoritmo de Grove: incerteza e complexidade
- Digressão: Wheeler e o dístico “It from Bit”
- Quantum Logic?
- O processamento quântico: quantum gates e paralelismo. O algoritmo de Shor
- Computação em sistemas biológicos
- Digressão: Decisões estratégicas em C&T e Defesa Cibernética (convidados)
- Conclusão (haverá sorteio de incrições para participar dos eventos TDC)
Datas: 29, 30 e 31 de agosto de 2022
Horário: das 14h às 18h
Local: EACH, Auditório I, Av. Arlindo Bettio, 1000, Ermelino Matarazzo, São Paulo, SP.
Inscrição: bit.ly/inscricaoCQ (haverá emissão de certificados)
Organização: Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH) e Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP
Produção e Apoio: Tempo Avaliação e Gestão de Projetos em Ensino Ltda (DNA USP), Clínica Muzy Ltda, USPCodeLab Leste, The Developers Conference (TDC), Laboratório de Matemática Aplicada e Física Biológica (AMPhyBio Lab)