Titulo Estágio
Princípios de interação humano-computador-quântico
Local do Estágio
DEI
Enquadramento
A computação quântica (QC) apresenta um paradigma de computação fundamentalmente diferente da computação clássica. Se, por um lado, isto se traduz num grande potencial para solucionar problemas considerados intocáveis pelas estratégias clássicas, por outro, representa uma grande barreira na nossa capacidade de intuir e elaborar programas capazes de responder a problemas reais. Os mais recentes desenvolvimentos no campo da QC abriram a possibilidade de exploração e experimentação com hardware de QC real através de plataformas como o IBM Qiskit. Embora empolgante, a QC ainda está na sua infância e a maior parte da pesquisa na área é dedicada à tecnologia de hardware - o problema da redução de ruído - e à teoria dos algoritmos quânticos - o problema de provar a superioridade quântica em tarefas computacionais teóricas. Embora fundamental, esta pesquisa de base aborda os computadores quânticos como uma nova e poderosa calculadora que, idealmente, poderá vir a integrar a placa-mãe dos nossos atuais (ou futuros) portáteis como um chip de cálculo dedicado, semelhante às nossas GPUs. Esta abordagem marginaliza os aspectos e possibilidades de interação humana que o paradigma da QC traz. Neste contexto, esta proposta de mestrado visa contribuir para a descoberta de caminhos de investigação no universo da QC numa perspetiva de interação humano-computador.
Objetivo
O objetivo principal deste projeto de mestrado será desenvolver uma investigação de base para descobrir possíveis portas de entrada e pontos de contacto entre as teorias, conceitos e paradigmas da área da interação humano-computador com o universo da QC.
Neste sentido, o projeto visa analisar as ferramentas funcionais atualmente utilizadas no desenvolvimento de programas (circuitos) e algoritmos de QC via interfaces visuais (ex: Qiskit Quantum Composer) e propor novas possíveis interfaces para esta finalidade e também para a visualização e representação de estados quânticos e quantum gates. Mais, também será objetivo deste projeto desenvolver mini-jogos e tutoriais para educação acerca da QC, com foco específico para um público alvo leigo às questões da teoria da computação (artistas, criadores, designers, educadores, etc.).
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1 - estudar os fundamentos e história da QC
2 - Estudar, experimentar, analisar e comparar as ferramentas atualmente disponíveis para criação de programas (circuitos) de QC.
3 - Criar um dicionário visual com as representações tipicamente utilizadas para elementos do universo da QC (estados quânticos, quantum gates, etc.)
Plano de Trabalhos - Semestre 2
1 - propor e desenvolver um protótipo de interface de programação visual para criação de programas de QC na plataforma IBM Qiskit (interface visual para API python)
2 - Propor e desenvolver um protótipo de mini-game para educação sobre QC
3 - Criar pequenos vídeo-tutoriais demonstrando os protótipos.
4 - Escrever um paper para submissão para conferência internacional.
Condições
O projeto será realizado no DEI, sob a supervisão do orientador (André Perrotta) e co-orientação do prof. Licínio Roque.
Não existem requisitos especiais de equipamentos nem software proprietário para o desenvolvimento do trabalho.
Observações
Bibliografia básica:
Iranzo, R. M. G., Cairol, M. T., González, C. G., & García, R. (2021, September). Learning Quantum Computing: An Interaction Protocol for Quantum Computing Interfaces. In Proceedings of the XXI International Conference on Human Computer Interaction (pp. 1-5).
Ashktorab, Z., Weisz, J. D., & Ashoori, M. (2019, May). Thinking too classically: research topics in human-quantum computer interaction. In Proceedings of the 2019 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 1-12).
Deutsch, D. (2023). The fabric of reality. Kepustakaan Populer Gramedia.
Orientador
André Venturoti Perrotta
avperrotta@dei.uc.pt 📩