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Conceitos Físicos para a Teoria da Informação e sua Computação Quântica

por Adm - publicado 18/10/2019 16:30 - última modificação 08/08/2022 18:26

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.

Inscriçãobit.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)

Coordenação: Alexandre Ferreira Ramos (EACH-USP), José Ricardo Gonçalves de Mendonça (EACH-USP), Paulo Muzy (IEA-USP)
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