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Métodos de Otimização Aplicados ao Cálculo do Emaranhamento Quântico de Formação
José Geraldo Peixoto de Faria, Leonardo Ferreira Calazans, Rodrigo Tomás Nogueira Cardoso

Última alteração: 2013-09-16

Resumo


O emaranhamento é uma propriedade de sistemas quânticos sem análogo clássico. É também previsto como o principal recurso para a construção de computadores quânticos. Desta forma, se faz necessário a quantificação desta propriedade. Uma das principais medidas propostas é o Emaranhamento de Formação (EF). Em Mecânica Quântica, um estado de mistura estatística é representado por uma matriz densidade que são vetores em um espaço de Hilbert destas matrizes. Para avaliar o EF de um dado estado é necessário decompor a matriz densidade em uma soma ponderada de estados puros que minimiza a soma ponderada das Entropias de Emaranhamento dos respectivos estados puros com as mesmas ponderações da decomposição.  Assim, dado um estado, o cálculo do EF é formulado como um problema de otimização não linear no qual as variáveis são os elementos de uma base e os coeficientes relacionados a estes. Implementamos o método do gradiente e dois métodos do gradiente conjugado ligeiramente diferentes. Para estados representados por matrizes de dimensões maiores que 2x2 já foi mostrado que a função a ser otimizada é multimodal. Por isso, implementamos também dois algoritmos estocásticos, o Algoritmo Genético (AG) e o Algoritmo de Seleção Clonal (CLONALG). Para matrizes densidades de dimensão 2x2 existe um cálculo analítico para o EF. Utilizamos essas matrizes como problemas testes para os algoritmos implementados.

Palavras-chave


Emaranhamento de Formação. Otimização Não Linear. Informação Quântica.

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