Simulando o interferômetro de Mach-Zehnder no Qiskit

Resumo


O Interferômetro de Mach-Zehnder (IMZ) é um dispositivo óptico que utiliza divisores de feixe e espelhos para criar interferência entre caminhos de luz ou partículas quânticas. A interpretação do IMZ usando o framework Qiskit da IBM envolve a modelagem e simulação desse interferômetro em um circuito quântico usando a biblioteca de programação de computação quântica. Nesse contexto, cada caminho do interferômetro é representado por um qubit, e os divisores de feixe e espelhos são modelados por portas quânticas que manipulam esses qubits. Neste trabalho analisamos 3 estudos de casos. A partir dos resultados das medições, pode-se analisar os padrões de interferência e obter informações sobre a diferença de fase entre os caminhos do interferômetro. Essa informação pode ser utilizada para medir deslocamentos de fase muito pequenos e para realizar experimentos de interferometria quântica.

Palavras-chave: Interferômetro, Mach-Zehnder, Qiskit, computação quântica, qubit

Referências

Borges, P. D. (2009). Apostila de Física. Ministério da Educação, UFSM.

IBM (2023). Qiskit. Disponível em: https://qiskit.org/. Acesso em: 13 de agosto 2023.

Imre, S. and Balázs, F. (2005). Quantum Computing and Communications - an Engineering Approach. John Wiley & Sons, NJ. (disponível via WWW em [link]) (jun.2009).

Lula, G. C. A. L. B. (2004). Interpretando o algoritmo de deutsch no interferômetro de mach-zehnder. Rev. Bras. Ens. Fis., 26(2):97–117.

Nielsen, M. A. and Chuang, I. L. (2000). Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press.

N.K, A., H, M., C.R, R., and U, A. K. (2023). Design, simulation, and optimization of optical full-adder based on mach–zehnder interference. Optics Communications, 528.

Pessoa, O. (2003). Conceitos de Física Quântica. Editora Livraria da Física, SP.

Rieffel, E. G. and Polak, W. (2000). An introduction to quantum computing for non-physicists. (disponível por WWW em [link]) (jun.2009).

Soares-Pinto, D. and Naves, C. (2021). O interferômetro de mach-zehnder e a escolha retardada quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, 43.

W.M.S, A. and J.C.C, F. (2022). Algoritmos Quânticos usando o Qiskit: Uma abordagem para o ensino de informação e computação quântica, volume 44. Revista Brasileira de Ensino de Física.

Xu, B., Li, Z., Yang, J., Wei, S., Su, Q., Huang, W., Zhang, Y., and Guo, H. (2019). High speed continuous variable source-independent quantum random number generation. Quantum Sci. Technol., 4(2).
Publicado
09/10/2023
CALDAS, Letícia et al. Simulando o interferômetro de Mach-Zehnder no Qiskit. In: WORKSHOP-ESCOLA DE INFORMÁTICA TEÓRICA (WEIT), 7. , 2023, Rio Grande/RS. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2023 . p. 103-110. DOI: https://doi.org/10.5753/weit.2023.26603.