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

Defesa de Tese de Doutorado – Antonio Francisco Aguiar

Título: Unidade de Processamento Quântico Fotônico com Estados Coerentes para Lógica Reversível

Data: 26/05/2026
Horário: 14:00
Local: Auditório do LESC, Bloco 723

Banca Examinadora:
Joao Batista Rosa Silva (UFC, Presidente – Orientador)
Jose Claudio do Nascimento (UFC)
Kleber Zuza Nobrega (UFC)
Alexandre Andrade Cavalcanti de Almeida (UFPE)
Alexandre Martins de Souza (CBPF)
Allan Raniéri Pereira Moreira (SEDUC-CE)

Resumo:
Esta tese investiga uma arquitetura de computação quântica fotônica baseada na codificação lógica em estados coerentes e na implementação de operações por óptica linear, propondo uma unidade de processamento quântico denominada Quantum Processing Unit X (QPU X). O objetivo central é estabelecer uma arquitetura modular e analisável para a realização de portas lógicas quânticas probabilísticas com alta fidelidade condicional, bem como examinar sua adequação à síntese de lógica reversível em sistemas fotônicos.

A metodologia combina fundamentação teórica sobre codificações fotônicas, variáveis contínuas e dispositivos de óptica linear com a descrição formal da arquitetura proposta e sua avaliação quantitativa por meio das métricas de probabilidade de sucesso e fidelidade, apoiada por simulações numéricas na plataforma Strawberry Fields (SF).

Os resultados mostram que a QPU X permite implementar, de forma reconfigurável, blocos lógicos reversíveis que servem de base para a síntese de portas como C-NOT, Toffoli, Fredkin e Peres, preservando fidelidades médias superiores a 95% em regimes realistas de perdas, embora a probabilidade de sucesso decaia com o aumento da complexidade do circuito. Mostra-se, além disso, que a amplitude coerente alpha desempenha papel decisivo no compromisso entre distinguibilidade lógica, sensibilidade a ruído e robustez operacional, permitindo identificar uma faixa de operação favorável ao desempenho da arquitetura.

Conclui-se que a QPU X constitui uma arquitetura fotônica modular e teoricamente consistente para lógica quântica reversível com estados coerentes, oferecendo uma base analítica e numérica para extensões futuras envolvendo multiplexação, controle ativo e integração com estratégias de escalabilidade em computação quântica fotônica.

Palavras-chave: computação quântica fotônica; estados coerentes; óptica linear; pós-seleção; lógica reversível; Strawberry Fields; fidelidade; probabilidade de sucesso.