4ta Jornada de Lógica, Computación e Información Cuántica

La Universidad Nacional de Quilmes (UNQ) será sede nuevamente de una jornada de lógica, computación e información cuántica, a realizarse en el aula 22 de 10.30 a 17.00 horas el jueves 1ro de marzo de 2018.

Ésta es la 4ta jornada organizada por el grupo LoCIC: Lógica, Computación e Información Cuántica, conformado en 2017 entre investigadores de diversas universidades de la región del Río de la Plata. La primera jornada se desarrolló en la Universidad Nacional de Quilmes, en marzo de 2017, la segunda jornada en la Universidad Nacional Arturo Jauretche, en julio de 2017, y la tercera jornada en la Universidad Nacional de La Plata, en octubre de 2017. En 2018 planeamos realizar tres o cuatro jornadas. Invitamos a participar especialmente a investigadores y alumnos de otras universidades, a fin de ampliar el alcance del grupo.

:: Programa
10:30-11:00 – Café de bienvenida
11:00-12:00 – Alejandro Díaz-Caro (UNQ/CONICET) – Control cuántico en lenguajes de programación [Bajar presentación (pdf)]
12:00-14:00 – Almuerzo
14:00-15:00 – Gustavo Martin Bosyk (IFLP/UNLP/CONICET) – Mayorización, a través del universo (cuántico) [Bajar presentación (pdf)]
15:00-15:30 – Café
15:30-17:00 – Lorena Rebón (IFLP/UNLP/CONICET) – Tutorial: Computación e Información Cuántica con fotones: una introducción a los principios fundamentales de experimentos con qubits fotónicos [Bajar presentación (pdf)]

:: Jueves 1ro de marzo, de 10.30 a 16.30 horas, Aula 22, UNQ.

Auspicia: Departamento de Ciencia y Tecnología, Universidad Nacional de Quilmes.

Cobertura:

• Anuncio en la página de la UNQ
• UNQ TV (A partir del minuto 3:18)

Resúmenes

• Alejandro Díaz-Caro (Universidad Nacional de Quilmes / CONICET) – Control cuántico en lenguajes de programación
  Desde que Peter Selinger planteara en 2004 [1] el concepto de «control clásico y datos cuánticos», la mayoría de los lenguajes de programación para computación cuántica siguen ese modelo. La idea es que el día que exista una computadora cuántica, ésta será un dispositivo anexo a una computadora clásica, y será la computadora clásica la que instruya a la cuántica de qué operaciones realizar, sobre cuales qubits, etc. El concepto de control cuántico en cambio, si bien es muy difundido en el ámbito de los autómatas y otros modelos de cómputo cuántico, se comenzó a estudiar en los lenguajes de programación a partir del trabajo de Pablo Arrighi y Gilles Dowek con su lambda cálculo algebraico lineal [2]. La idea es estudiar el concepto de bilinealidad en lenguajes de programación y llegar a la definición de una lógica matemática cuántica fuertemente basada en las ciencias de la computación. Es en esta línea que en 2017, publicamos con Gilles Dowek el primer cálculo lambda completo con control cuántico [3]. Recientemente comenzamos a estudiar una semántica categórica de éste cálculo junto a Octavio Malherbe (UdelaR), otro miembro del grupo LoCIC. En esta charla voy a comentar las bases del trabajo con Gilles y los avances realizados con Octavio.

  [1] Peter Selinger, «Towards a Quantum Programming Language», Mathematical Structures in Computer Science 14(4):527-586, 2004.
  [2] Pablo Arrighi y Gilles Dowek, «Lineal: A Linear-Algebraic Lambda-Calculus», Logical Methods in Computer Science 13(1:8), 2017.
  [3] Alejandro Díaz-Caro y Gilles Dowek, «Typing Quantum Superpositions and Measurement», Lecture Notes in Computer Science 10687:281-293, 2017

• Gustavo Martin Bosyk (Instituto de Física de La Plata / Universidad Nacional de La Plata / CONICET) – Mayorización, a través del universo (cuántico)
  ¿De cuántas maneras uno puede representar un estado cuántico mixto como una mezcla estadística de estados puros? ¿Por qué (y en qué sentido) los estados separables son más desordenados globalmente que localmente? ¿Es posible transformar un estado puro en otro por medio de operaciones locales y comunicación clásica? ¿Cómo debería ser una formulación adecuada del principio de incertidumbre? Todas estas preguntas, por muy diferentes que puedan parecer, comparten un elemento en común: pueden responderse apelando a la noción de orden parcial de la teoría de mayorización.

  Hoy en día, dicha teoría es una herramienta matemática bien establecida y poderosa con muchas y diferentes aplicaciones en varias disciplinas como economía, biología y física, entre otras. Aquí, presentamos y discutimos una variedad de situaciones donde mostramos que la aplicabilidad de la mayorización en el ámbito cuántico surge como una consecuencia de las conexiones profundas entre mayorización, vectores de probabilidad, matrices unitarias y la estructura probabilística de la mecánica cuántica. Con este fin, revisamos los aspectos básicos de la teoría de la mayorización centrándonos en sus conexiones con algunos problemas de información cuántica: descomposición de estados mixtos, criterio y transformaciones de entrelazamiento, y formulaciones del principio de incerteza, entre otros

• Lorena Rebón (Instituto de Física de La Plata / Universidad Nacional de La Plata / CONICET) – Computación e Información Cuántica con fotones: una introducción a los principios fundamentales de experimentos con qubits fotónicos
  La mecánica cuántica ofrece nuevas formas de procesado y transmisión de la información, para lo cual la información debe codificarse en alguna propiedad de un sistema físico que se comporta según las leyes de la mecánica cuántica.

  En este sentido, los distintos grados de libertad de un fotón resultan apropiados para codificar información, ya que los fotones como portadores de información, son fácilmente transportables, resultan poco afectados por ruido debido a que interactúan débilmente con el entorno, y pòseen distintos grados de libertad en los cuales codificar información. Por ejemplo, para una codificación binaria es posible utilizar el estado de polarización de un único fotón, lo que representa un bit de información cuántica (qubit).

  A lo largo de esta charla repasaremos las ideas básicas detrás del procesado cuántico de la información, y las tareas en las cuales existe una clara ventaja respecto del paradigma clásico. Mostraré cómo generar en el laboratorio sistemas de pares de fotones y cómo implementar operaciones lógicas de uno y dos qubits codificados en polarización. Finalmente, veremos cómo todas estas técnicas pueden aplicarse en experimentos de computación y comunicación cuántica con arquitecturas completamente ópticas.