Pós-Graduação em Ciência da Computação – UFPE
Defesa de Tese de Doutorado Nº 690
Aluno: Jefferson Deyvis dos Santos Silva
Orientador: Prof. Adenilton José da Silva
Título: Decomposição com baixa profundidade de operadores multi-controlados
sobre um qubit
Data: 23/02/2026
Hora/Local: 9h – Virtual – Interessados em assistir entrar em contato com o aluno
Banca Examinadora:
Prof. Stefan Michael Blawid(UFPE / centro de informática UFPE)
Prof. Renato Portugal (LNCC / Laboratório Nacional de Computação Científica)
Prof. Leandro Carlos de Souza (UFPB / Centro de Informática)
Prof. Tiago Mendonça Lucena de Veras (UFRPE / Departamento de Matemática )
Prof. Eduardo Inácio Duzzioni (UFSC / Departamento de Física)
RESUMO:
Neste trabalho, apresentamos uma estratégia para a decomposição aproximada de operadores quânticos multi-controlados aplicados a um qubit, com contribuições que avançam o estado da arte em termos de profundidade do circuito e contagem de portas CNOT. A tese é fundamentada em dois artigos principais. No primeiro, propomos uma decomposição aproximada sem qubits auxiliares que atinge profundidade linear (proporcional a ∼ 64n) e um número de portas CNOT proporcional a ∼ 32n, superando decomposições exatas e aproximadas anteriores. No segundo artigo, introduzimos novas decomposições de portas Toffoli com profundidade logarítmica: uma versão sem âncilas (utilizando fase relativa), uma com um qubit auxiliar limpo e uma com dois qubits auxiliares. Aplicamos essas portas Toffoli otimizadas para construir uma decomposição de operadores SU(2) multi-controlados e multi-alvo (MCMT) sem qubits auxiliares, com profundidade logarítmica e custo de CNOTs proporcional a ∼ 12n. Por fim, integramos essa MCMT eficiente em nossa estrutura principal para produzir uma decomposição aproximada do operador U(2) multi-controlado com profundidade logarítmica e custo de CNOTs proporcional a ∼ 24n. Experimentos computacionais validam nossa abordagem, demonstrando uma redução significativa no uso de CNOTs em comparação com os métodos existentes. Nossos resultados oferecem soluções escaláveis e eficientes para a implementação de componentes essenciais de algoritmos quânticos em dispositivos NISQ e futuras arquiteturas tolerantes a falhas.
Palavras-chave: Circuitos Quânticos. Compilação Quântica. Portas Quânticas Aproximadas. Portas Quânticas Multi-Controladas. Profundidade Logarítmica.
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