Universidade Federal do Ceará
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Teleinformática

Título: Fast Wave: Um pacote Python para um cálculo eficiente e preciso de funções de onda de estados de Fock

Data: 26/02/2025
Horário: 14:00
Local: Google Meet (meet.google.com/wao-fusb-xmv)

Banca Examinadora:

Hilma Helena Macedo de Vasconcelos (UFC, Orientadora)
Atslands Rego da Rocha (UFC)
Ítalo Pereira Bezerra (UECE)
Celso Jorge Villas-Boas (UFSCar)

Resumo:

As limitações no acesso ao hardware quântico impulsionam a busca por ferramentas eficientes e acessíveis para a simulação de computação quântica. A qualidade da simulação é determinada por sua eficiência e precisão, enquanto o acesso pode ser facilitado por iniciativas de código aberto. No contexto da computação quântica fotônica, a representação de estados de Fock é fundamental, pois a função de onda de cada estado descreve uma quantidade bem definida de fótons. Este trabalho propõe um algoritmo híbrido para o cálculo preciso e eficiente da função de onda desses estados. A primeira parte do algoritmo utiliza coeficientes previamente calculados e armazenados em uma matriz, enquanto a segunda parte emprega uma formulação recursiva, otimizando desempenho e precisão. Ele serve como base para o desenvolvimento do Fast Wave, um pacote Python disponibilizado para a comunidade. O desempenho do algoritmo foi aprimorado nos módulos do pacote, que utilizam as bibliotecas Numba e Cython. Comparações entre o Fast Wave e o pacote Mr Mustard, desenvolvido pela empresa Xanadu, mostram que o Fast Wave supera Mr Mustard em eficiência computacional sem comprometer a confiabilidade numérica. Além disso, parte do código de um dos módulos do Fast Wave foi recentemente integrada ao QuTip, um dos principais pacotes de mecânica quântica em Python, consolidando sua relevância na comunidade científica.

Palavras-chave: Oscilador Harmônico Quântico; Função de Onda de Estados de Fock; Função de Hermite; Pacote Python