Programação

Dia	Manhã	Tarde
Segunda (16/11)	08h30–09h00: Recepção 09h00–09h10: Boas-vindas da organização 09h10–10h50: David Möckli 10h50–11h10: Intervalo 11h10–12h50: Davi Chagas	14h00–14h45: Carmem Gilardoni 14h45–15h30: Carlos Lardizabal 15h30–16h00: Intervalo 16h00–16h45: Estefani Marchiori 16h45–17h30: Estefani Marchiori
Terça (17/11)	09h30–10h40: Ana Cristina Sprotte Costa 10h40–11h00: Intervalo 11h00–12h40: Ana Cristina Sprotte Costa	14h00–14h45: Ricardo Rego Bordalo Correia 14h45–15h30: Ricardo Rego Bordalo Correia 15h30–16h00: Intervalo 16h00–16h30: Victor Ferreira dos Santos 16h30–17h00: Pedro Barbisan Widniczck
Quarta (18/11)	09h00–10h40: David Möckli 10h40–11h00: Intervalo 11h00–12h40: Davi Chagas	14h00–14h45: Felipe Taha Sant’ana 14h45–16h00: Mesa-redonda (Paulo Muzy, Wilson Rabelo e Nathan Lima) 16h00–16h20: Intervalo 16h20-16h50 Lucas Kittel da Rosa 16h50-17h20 Joshua Kipper 19h30: Evento social de integração
Quinta (19/11)	09h00-10h40: Jonas Maziero 10h40–11h00: Intervalo 11h00–12h40: Jonas Maziero	14h00–14h45: Samuraí Brito 14h45–15h30: Krissia Zawadzki 15h30–16h00: Intervalo 16h00–17h00: Encerramento

Títulos – Resumos

David Möckli – Minicurso: Observáveis emaranhados

Você tem passado as noites em claro tentando decifrar como a informação flui em sistemas emaranhados? Como é possível que subsistemas estejam maximamente emaranhados, mesmo que não tenham interagido diretamente entre si? O seu tormento acabou. Neste minicurso, analisaremos o fluxo da informação quântica em um dos experimentos paradigmáticos dos fundamentos da mecânica quântica: o experimento de Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ). Utilizaremos tanto a representação de Schrödinger quanto a de Heisenberg para discutir os conceitos de não-localidade, localidade, completeza e conjuntos de instrução (variáveis ocultas). Explicaremos por que, na representação de Heisenberg, o fluxo e o armazenamento da informação quântica são mais transparentes e como esses desenvolvimentos impactaram os fundamentos da mecânica quântica e suas aplicações.

Jonas Maziero – Minicurso: Da Teoria à Prática: Circuitos e Algoritmos Quânticos com Qiskit

Este minicurso apresenta uma introdução prática à computação quântica utilizando o Qiskit, conectando os fundamentos da informação quântica à implementação de circuitos e algoritmos. Serão explorados conceitos como superposição, emaranhamento e interferência, ilustrados por protocolos como o teletransporte quântico e a codificação superdensa. Em seguida, serão apresentados algoritmos quânticos fundamentais, incluindo os de Deutsch–Jozsa, Grover e Shor, destacando suas ideias centrais e seu potencial computacional. As implementações permitirão compreender como construir, simular e analisar circuitos quânticos, aproximando os participantes das ferramentas utilizadas atualmente no desenvolvimento e na experimentação em computação quântica.

Carmem M. Gilardoni – Seminário: Sensoriamento quântico com defeitos em sólidos 

O sensoriamento quântico baseado em defeitos de spin em sólidos oferece uma plataforma particularmente versátil para imagear propriedades físicas em escala nanométrica sob diversas condições ambientais. As possíveis aplicações destes sistemas são amplas, envolvendo o estudo de processos físicos em novos materiais, a realização de ressonância magnética em escala molecular, e o imageamento de gradientes de temperaturas em ambientes intracelulares. O bloco fundamental para construir sensores deste tipo são o que chamamos de interfaces spin-fóton, sistemas onde as propriedades de spin e ópticas estão intricamente conectadas. Neste caso, o grau de liberdade de spin é sensível a estímulos externos como campos magnéticos e elétricos, temperatura e pressão, enquanto a transição ótica permite o controle e a leitura ótica do sensor. 

O rápido desenvolvimento do sensoriamento quântico em escala nanométrica tem sido impulsionado principalmente pelo centro de nitrogênio-vacância (NV) no diamante, além de defeitos no carbeto de silício. Nesta apresentação, vou introduzir as características microscópicas do centro NV no diamante que conferem seu desempenho excepcional como sensor quântico, e quais estratégias experimentais têm sido utilizadas até agora para aprimorar sua operação. Além disso, explorarei algumas das limitações desse sistema e como defeitos em novos materiais bidimensionais, como o nitreto de boro hexagonal, podem superá-las.

Por fim, apresentarei esforços atualmente em desenvolvimento no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) para explorar defeitos quânticos em diferentes materiais como plataformas de sensoriamento. Essas atividades incluem sensores baseados em defeitos de spin em hBN e diamante, sua aplicação ao estudo de propriedades e dinâmicas magnéticas em materiais nanoestruturados e o desenvolvimento de ferramentas espectroscópicas integradas em chip em colaboração com pesquisadores das áreas de química e biofísica. Em conjunto, esses resultados mostram como o controle da coerência de spins individuais em sólidos pode conectar física fundamental a novas ferramentas para sensoriamento, espectroscopia e investigação de sistemas complexos.

Carlos Felipe Lardizabal – Seminário: Algoritmos Clássicos e Quânticos: o que muda na complexidade? 

O que torna um problema computacional difícil? Como avaliar a eficiência de um algoritmo e em que situações a computação quântica pode oferecer vantagens sobre a computação clássica? Neste seminário introdutório, exploraremos conceitos fundamentais da teoria da complexidade computacional, discutiremos algumas classes de complexidade e algumas questões que permanecem em aberto. Vamos discutir de forma acessível as possibilidades e os limites da computação clássica e quântica e comentar brevemente o papel emergente da inteligência artificial na investigação de problemas computacionais.

Ana Cristina Sprotte Costa – Mini-curso: Do Paradoxo EPR às Correlações Quânticas: Emaranhamento, Direcionamento e Não Localidade de Bell

O estudo das correlações quânticas ocupa um lugar central na compreensão dos fundamentos da mecânica quântica e de suas diferenças em relação à física clássica. Neste minicurso, exploraremos o desenvolvimento histórico das correlações quânticas, partindo do paradoxo de Einstein, Podolsky e Rosen (EPR) e do debate sobre a completude da mecânica quântica. Em seguida, discutiremos as contribuições seminais de John Bell e o surgimento da não localidade de Bell como ferramenta para investigar experimentalmente os fundamentos da teoria quântica. A partir dessa perspectiva histórica, introduziremos os conceitos de emaranhamento, direcionamento quântico (quantum steering) e não localidade de Bell, discutindo seus significados físicos e as relações entre eles. Daremos atenção especial à hierarquia entre essas formas de correlação e ao papel que desempenham na compreensão da teoria quântica, desde as questões fundamentais que motivaram seu desenvolvimento até suas perspectivas contemporâneas.

Davi Chagas – Mini-curso: Tenho um qubit, e agora?

Um número crescente de grupos de pesquisa tem acesso a infraestruturas experimentais voltadas à computação quântica ou ao estudo de fenômenos físicos que compartilham suas ferramentas e conceitos. Essa expansão também ocorre no Brasil, com o estabelecimento de novos centros de pesquisa em computação quântica. No entanto, transformar a infraestrutura experimental em um sistema capaz de realizar operações quânticas confiáveis é um desafio. Neste minicurso, usaremos os qubits supercondutores como exemplo para explorar os procedimentos necessários para caracterizar, calibrar e operar um qubit. Abordaremos conceitos práticos relacionados à manipulação e leitura de estados quânticos à luz da eletrodinâmica quântica de circuitos, incluindo a caracterização dos tempos de coerência e a calibração de pulsos de micro-ondas. Discutiremos também como avaliar o desempenho das operações quânticas por meio de métricas como a fidelidade. Ao longo do processo, relacionaremos os principais parâmetros de caracterização às fontes de erro experimentais, explorando boas práticas e protocolos para identificá-las e mitigá-las, melhorando o desempenho do dispositivo.

Ricardo Rego Bordalo Correia – Mini-curso: Fatos que Desafiam o Senso Comum — uma Introdução Experimental à Física Quântica

Este minicurso parte de um conjunto de resultados experimentais, observados em sistemas de partículas, que não podem ser explicados pela física clássica e que desafiam a intuição do senso comum. A proposta é a seguinte: a partir da análise cuidadosa desses fatos, discutiremos a necessidade de um novo modelo teórico e suas características para explicar as observações. Esses mesmos fenômenos básicos estão no cerne do que hoje se chama de segunda revolução quântica, que vem impulsionando tecnologias como computação e criptografia quânticas. Durante o minicurso, um experimento demonstrativo com fótons evidenciará de forma direta e visual alguns desses fenômenos contra intuitivos. O foco está na construção lógica dessa necessidade, sem adentrar debates filosóficos sobre a interpretação da física quântica. O objetivo é compreender a razão pela qual um novo arcabouço teórico é indispensável, deixando a questão de como interpretá-lo para discussões em outros espaços..

Felipe Taha Sant’ana – Seminário: Assimetria de emaranhamento na cadeia de spins-1/2 XYZ com gap 

O que significa um estado quântico ser “quase” simétrico, e até que ponto é possível detectar uma quebra de simetria observando apenas uma pequena parte de um sistema? Esta palestra responde a essas perguntas. Começamos com o novo conceito de assimetria de emaranhamento. Uma simetria classifica estados quânticos em setores rotulados por uma carga conservada. Um estado que quebra essa simetria apresenta coerências entre tais setores. A assimetria corresponde à entropia obtida ao eliminar essas coerências: ela mede o quão bem uma determinada região do sistema pode funcionar como uma espécie de bússola. Em seguida, aplicamos esse conceito à cadeia de spins XYZ — uma sequência de ímãs quânticos com três tipos distintos de acoplamento. Ao longo da exposição, apresentamos todos os elementos fundamentais necessários para o cálculo dessa grandeza física.

Krissia Zawadzki – Seminário: Algoritmos quânticos para otimizar processos termodinâmicos: um exemplo de máquina térmica multiqubit

A termodinâmica quântica é uma área com grande potencial para contribuir para o desenvolvimento de tecnologias quânticas mais eficientes. Entre os principais desafios atuais, destacam-se a exploração de recursos quânticos, em particular emaranhamento e coerência, e a otimização de protocolos dependentes do tempo para obter vantagem na extração de trabalho. O potencial de algoritmos quânticos em processos de otimização inspirou estratégias baseadas em VQE (variational quantum eigensolver) para preparar estados com recursos maximizados e também adaptar protocolos de extração e armazenamento de energia em máquinas térmicas e baterias quânticas. Nesta palestra, apresentarei um exemplo ilustrativo de uma máquina de N qubits alimentada por correlações quânticas e otimizada para atingir a máxima extração de trabalho para uma dada topologia de conectividade. Discutirei como esse ciclo termodinâmico pode ser implementado em um circuito quântico em diversas plataformas e apresentarei resultados de simulações.

Samuraí Brito – Seminário: TBA

Estefani Marchiori – Mini-curso: Sensores Quânticos: SQUIDS

Que propriedade quântica torna os SQUIDs sensores de campo magnético tão sensíveis, e como ela pode ser explorada para obter informações com alta resolução espacial? Neste minicurso, vamos conhecer o princípio de funcionamento dos SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices), dispositivos baseados na quantização do fluxo magnético e no efeito Josephson, que figuram entre os magnetômetros mais sensíveis já desenvolvidos. Em seguida, veremos como esses sensores são integrados a técnicas de microscopia de varredura, quais sinais podem ser medidos e como interpretá-los.

A capacidade de visualizar campos magnéticos locais com alta sensibilidade e resolução nanométrica transformou a investigação experimental de materiais avançados, permitindo observar, no espaço real, os efeitos de fenômenos microscópicos emergentes. A microscopia de varredura com sensores nanoSQUID destaca-se por combinar sensibilidade magnética próxima ao limite quântico, alta sensibilidade à dissipação térmica local e resolução espacial de até
dezenas de nanômetros. O minicurso apresentará os conceitos fundamentais de forma introdutória, partindo do funcionamento do sensor até as aplicações da microscopia.

Mesa redonda – Experiências de ensino em computação quântica

A computação quântica é uma das áreas mais promissoras e em crescimento na ciência e na tecnologia, com potencial para transformar diversos campos do conhecimento. Mas o que significa aprender computação quântica? É preciso ser físico para entrar nesse universo? Quais conhecimentos são necessários e por onde começar? Existem diferentes caminhos e níveis de aprofundamento, que vão desde a compreensão dos conceitos fundamentais da mecânica quântica até o desenvolvimento de algoritmos e aplicações computacionais. Neste seminário, serão discutidos os conhecimentos e as competências necessários para aprender computação quântica em diferentes níveis, explorando possibilidades de formação e apresentando relatos e exemplos de experiências de aprendizagem na área.

Victor Ferreira dos Santos – Seminário: Aplicações de Computação Quântica: Algoritmos, Correlações Temporais e Experimentos em Dispositivos Reais

A computação quântica oferece novas possibilidades para o desenvolvimento de algoritmos e a investigação de fenômenos fundamentais da mecânica quântica. Neste seminário, serão apresentadas diferentes aplicações da computação quântica, abrangendo desde o desenvolvimento de algoritmos até a investigação experimental de correlações quânticas e limitações de dispositivos reais. Serão discutidos um algoritmo para identificação de números primos baseado na dinâmica do emaranhamento e estudos sobre vulnerabilidades associadas ao crosstalk em processadores quânticos, incluindo seus efeitos sobre protocolos de codificação aleatória quântica. Também serão abordadas investigações de correlações quânticas temporais, envolvendo testes de Leggett–Garg, condições de não sinalização no tempo e desigualdades do tipo CHSH temporal em processos com controle coerente de canais quânticos. Os trabalhos combinam modelagem teórica, simulações numéricas e experimentos em computadores quânticos, permitindo explorar tanto as possibilidades oferecidas por essas tecnologias quanto os desafios impostos por ruídos e imperfeições experimentais.

Pedro Barbisan Widniczck – Seminário: Topology and entanglement fate in the Long-range Kitaev chain

O trabalho mostra como sistemas da matéria condensada (em especial supercondutividade topológica) podem ser abordados utilizando princípios de informação quântica. Com ênfase em sistemas de longo alcance, mostrarei como a topologia é alterada por essas interações e como o emaranhamento e topologia da cadeia de Kitaev de longo alcance possui diferentes comportamentos à temperatura nula e finita.

Joshua Kipper – Seminário: O Tempo como Observável Quântico: da Construção de Page–Wootters ao Cálculo q-Number

Na formulação convencional da mecânica quântica, o tempo ocupa uma posição distinta das demais grandezas físicas: enquanto observáveis são representados por operadores, o tempo é tratado como um parâmetro clássico externo. Essa assimetria motiva a investigação de formulações nas quais a dinâmica seja descrita a partir de relações entre sistemas quânticos. Este trabalho apresenta um estudo teórico da construção de Page–Wootters e de sua formulação na representação de Heisenberg. Inicialmente, considera-se um universo estacionário composto por um relógio quântico ideal e pelos demais graus de liberdade. Mostra-se que, embora o estado global permaneça estacionário, os estados relativos às leituras do relógio satisfazem a equação de Schrödinger, permitindo recuperar a dinâmica como um fenômeno relacional. Em seguida, investiga-se a formulação de Kuypers, na qual o tempo é representado por um observável quântico (q-number). Nesse contexto, introduzem-se funções do observável tempo e um cálculo diferencial definido algebricamente por meio de comutadores com seu gerador conjugado. Esse formalismo permite expressar as equações de movimento de Heisenberg diretamente em termos do tempo quântico. A construção é ilustrada pela dinâmica de um qubit e pela correspondência entre as representações de Schrödinger e Heisenberg. Por fim, discute-se a eliminação do tempo clássico externo como elemento fundamental da descrição dinâmica. O estudo evidencia como a evolução quântica pode emergir de correlações internas a um sistema global estacionário.

Lucas Kittel da Rosa – Seminário: Emaranhamento e incompatibilidade de observáveis na recuperação de coerência no apagador quântico

Neste trabalho, investigamos a influência do emaranhamento inicial e da incompatibilidade entre observáveis na recuperação de coerência para os estados GHZ e W após apagamento quântico. Consideramos os estados inicialmente preparados com um emaranhamento controlável por certos parâmetros. Em uma parte do sistema são feitas medidas projetivas em uma base variável, cuja incompatibilidade em relação à base de referência é quantificada geometricamente por meio da não comutatividade entre os observáveis correspondentes. Analisamos como esses dois recursos influenciam a coerência recuperada na outra parte desse sistema após a pós-seleção. Os resultados demonstram que o emaranhamento inicial entre os subsistemas é necessário para a recuperação de coerência e quando a medida é realizada em uma base totalmente incompatível com a de referência, a coerência recuperada apresenta um máximo quando o emaranhamento inicial também é máximo. Por outro lado, medidas com valores intermediários de incompatibilidade permitem atingir alta restauração de coerência mesmo para estados inicialmente pouco emaranhados, embora com uma redução da probabilidade de obter esse estado após medida. Além disso, a relação entre o emaranhamento inicial e a coerência recuperada depende também da escolha do resultado na pós-seleção. Esses resultados evidenciam como a incompatibilidade de observáveis e o emaranhamento atuam conjuntamente na recuperação de coerência, contribuindo para uma compreensão mais ampla dos mecanismos envolvidos no apagador quântico.