PAULO SERGIO PEREIRA DA SILVA

Pós-doutorado

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Áreas de atuação

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Produções bibliográficas

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Projetos de pesquisa

• 2020 - Atual

  Quantum Feedback Engineering, Descrição: (Projeto financiado pela ERC - European reserach Council no valor de 2.440.125,00 Euros) Quantum technologies, such as quantum computers and simulators, have the potential of revolutionizing our computational speed, communication security and measurement precision. The power of the quantum relies on two key but fragile resources: quantum coherence and entanglement. This promising field is facing a major open question: how to design machines which exploit quantum properties on a large scale, and efficiently protect them from external perturbations (decoherence), which tend to suppress the quantum advantage? Making a system robust and stable to the influence of external perturbations is one of the core problems in control engineering. The goal of this project is to address the above question from the angle of control systems. The fundamental and scientific ambition is to elaborate theoretical control methods to analyse and design feedback schemes for protecting and stabilizing quantum information. Q-Feedback develops mathematical methods to harness the inherently stochastic aspects of quantum measurements. Relying on the development of original mathematical perturbation techniques specific to open quantum systems, Q-Feedback proposes a new hierarchical strategy for quantum feedback modeling, design and analysis. The building block of a quantum machine is the quantum bit (qubit), a system which can adopt two quantum states. Despite major progress, qubits remain fragile and lose their quantum properties before a meaningful task can be accomplished. For this reason, a qubit must be both protected against external perturbations, and manipulated to perform a task. Today, no such qubit has been built. In collaboration with experimentalists, the practical ambition is to design, relying on the control tools developed here, qubits readily integrable in a quantum processing unit. The physical platform will be Josephson superconducting circuits. Q-Feedback is expected to demonstrate the crucial role of control engineering in emerging quantum technologies. , Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Integrante / Pierre Rouchon - Coordenador / Pierre Rouchon - Integrante.

• 2018 - Atual

  Controle de portas quânticas e de conjuntos contínuos de Equações de Bloch, Descrição: Projeto FAPESP 18/17463-7 Auxílio a Pesquisa Regular. O ingrediente básico deste plano de pesquisa éa teoria de controle não linear, que deve ser dedicada à solução deproblemas de controle quântico. Esta área de pesquisa,devido à estrutura dos modelos quânticos advindos da equação de Schrodinger,é bastante adequada à aplicação de métodos diferenciais-geométricos, já que o espaço deestados é em geral um grupo de Lie das matrizes unitárias U(n) (ou SU(n), se a fase global é desconsiderada).O primeiro problema a ser tratado é o estudo de geração de portas quânticas, que são elementosconstituintes do futuro computador quântico. A idéia é otimizar os resultados desenvolvidosem trabalhos anteriores, onde utilizamos técnicas de estabilização do tipo Lyapunov-LaSalle.Quando dizemos otimizar, não necessariamente estamos desejando utilizar técnicas clássicasde controle ótimo, pois estas possuem aplicabilidade limitada devido às barreiras de complexidade.Isto implica em desenvolver algoritmos iterativos aplicáveis nas plataformas computacionais hoje existentes.O segundo problema a ser tratado é o controle de Ensembles de Equações de Bloch, que é o problema essencialpara as técnicas de ressonância magnética. Em trabalhos anteriores, desenvolvemos técnicas de controleque dependem da utilização de um trem de impulsos. A nova idéia é utilizarmos um controle adiabáticocomo substituição do trem de impulsos. Isto possibilitaria a utilização de controles limitados, de baixa amplitude e variação lenta, que substituiriam os pulsos de Rabi (spin-echo) para obtenção do mesmo efeitode reversão dos spins.. , Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Doutorado: (1) . , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / Beauchard, Karine - Integrante / ROUCHON, P. - Integrante / SILVEIRA, H. B. - Integrante., Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Auxílio financeiro.

• 2017 - Atual

  Controle não linear com aplicações em controle quântico e robótica, Descrição: Processo: 305546/2016-3 Bolsas de Produtividade em Pesquisa - PQ Nível: 1D : O ingrediente básico deste plano de pesquisa é a teoria de controle não linear, que deve ser dedicada à solução de aplicações específicas, por exemplo controle quântico. Esta área de pesquisa, devido à estrutura dos modelos quânticos advindos da equação de Schr\"odinger, é bastante adequada à aplicação de métodos diferenciais-geométricos, já que o espaço de estados é em geral um grupo de Lie unitário U(n) (ou SU(n), se a fase global é desconsiderada). O problema a ser tratado é o estudo de geração de portas quânticas, que são elementos constituintes do futuro computador quântico. A idéia é otimizar os resultados desenvolvidos em trabalhos anteriores, onde utilizamos técnicas de estabilização do tipo Lyapunov-LaSalle. Quando dizemos otimizar, não necessariamente estamos desejando utilizar técnicas clássicas de controle ótimo, pois estas possuem aplicabilidade limitada devido às barreiras de complexidade. Isto implica em desenvolver algoritmos aplicáveis nas plataformas computacionais hoje existentes. Como tema de pesquisa associada às orientações de alunos de mestrado e doutorado, continuaremos com as aplicações em robótica e mecatrônica, em particular as aplicações de estimação algébrica de derivadas ao controle de tais sistemas e a redução de vibração em rotores via balanceamento eletrônico.. , Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (2) Doutorado: (1) . , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / Pierre Rouchon - Integrante / Hector Bessa Silveira - Integrante / Karine Beauchard - Integrante / Ulisses Alves Maciel Neto - Integrante / Yuri Perim - Integrante / Guilherme Scabin Vicinansa - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa.

• 2014 - 2016

  Controle de sistemas dinâmicos sujeitos a saltos estocásticos, Descrição: O tema principal dessa cooperação é estudar problemas de controle de sistemas dinâmicos sujeitos a saltos estocásticos. O projeto gira em tomo de três linhas de pesquisa principais. A primeira diz respeito ao problema de controle ótimo com restrições para processos de Markov ponto a ponto determinísticos (PDMP). O objetivo principal neste caso é estudar o problema de controle usando técnicas de programação linear em dimensão infinita. Pretende-se obter uma formulação teórica para a equivalência entre o problema original de controle ótimo com restrições de um PDMP e um problema de otimização estático linear de dimensão infinita relacionado com as medidas de ocupação do processo controlado. Este tópico será analisado pelos Prof. François Dufour (Univ. Bordeaux) e Prof. Oswaldo Costa (Univ. São Paulo), e o objetivo é desenvolver métodos numéricos para problemas de otimização de processos a tempo contínuo definidos a partir de equações diferenciais ordinárias, cujos coeficientes são perturbados por uma cadeia de Markov. Técnicas de discretização serão implementadas, como métodos de quantificação. Este projeto permitirá uma colaboração entre a Profa. B. de Saporta (Univ. Bordeaux) e o Prof. Eduardo Costa (Universidade de São Paulo em São Carlos). A terceira linha de pesquisa será realizada pelo Prof. Pierre Rouchon (Mines Paristech) em colaboração com o Prof. Paulo Sergio Pereira da Silva (Univ. de São Paulo).. O tema de pesquisa será a aplicação de métodos estocásticos baseados em equações do tipo Lyapunov para problemas de estabilização em controle quântico.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Integrante / Pierre Rouchon - Integrante / Oswaldo Luiz do Valle Costa - Integrante / Eduardo Fontoura Costa - Coordenador / François Dufour - Integrante., Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Cooperação.

• 2013 - 2016

  Controle de sistemas não lineares e controle quântico, Descrição: BOLSA PQ CNPQ: nível 1D, A teoria de controle não linear será utilizada para solução de problemas de controle que aparecem no contexto de controle quântico e robótica. No contexto de controle quântico, trataremos dois problemas básicos. O primeiro problema reside no controle de \emph{ensembles} de equações de Bloch oriundas das equações relativas ao spin meio, encontradas por exemplo nas técnicas de ressonância magnética. O segundo problema reside no controle de sistemas de $n$ níveis a partir de uma metodologia de Lyapunov-LaSalle aliada a técnicas estocásticas. No contexto de robótica, trataremos o problema de controle de marcha de robôs bípedes. Os estimadores algébricos serão estudados, e um teorema da separação para esta classe de estimadores, já obtido anteriormente para uma classe particular de sistemas, será generalizado. Através deste teorema da separação, pesquisaremos algumas aplicações relevantes à engenharia, tais como o controle de compressores.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / Pierre Rouchon - Integrante / Zoraida Violeta Lopez Murgueytio - Integrante / Hector Bessa Silveira - Integrante / Carlos Eduardo de Brito Novaes - Integrante / Beauchard, Karine - Integrante / Ulisses Alves Maciel Neto - Integrante.

• 2013 - 2016

  PROJETO DE CONTROLE, ESTABILIDADE E REDUÇÃO DE VIBRAÇÕES EM ROTORES LEVITADOS MAGNETICAMENTE, Projeto certificado pela empresa Centro Tecnológico da Marinha Em Sao Paulo em 09/08/2016., Descrição: Este projeto tem como objetivo propor novas técnicas de controle de mancais magnéticos, estudando as técnicas de linearização exata e os fenômenos não lineares inerentes aos mancais magnéticos visando a sua implementação analóliga e digital. O balanceamento eletrônico será um segundo tema importante do escopo do projeto,. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (2) . , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / P. S. Pierri - Integrante / Jose Roberto Mateus Fernandes - Integrante / Paulo H. Rocha - Integrante., Financiador(es): Centro Tecnológico da Marinha Em Sao Paulo - Cooperação.

• 2013 - 2014

  Controle de Sistemas Dinâmicos Sujeitos a Saltos Estocásticos, Descrição: Projeto USP COFECUB: 2013.1.3007.1.9: O tema principal dessa cooperação é estudar problemas de controle de sistemas dinâmicos sujeitos a saltos estocásticos. O projeto gira em torno de três linhas de pesquisa principais. A primeira diz respeito ao problema de controle ótimo com restrições para processos de Markov ponto a ponto determinísticos (PDMP). O objetivo principal neste caso é estudar o problema de controle usando técnicas de programação linear em dimensão infinita. Pretende-se obter uma formulação teórica para a equivalência entre o problema original de controle ótimo com restrições de um PDMP e um problema de otimização estático linear de dimensão infinita relacionado com as medidas de ocupação do processo controlado. Este tópico será analisado pelos Prof. François Dufour (Univ. Bordeuaux) e Prof. Oswaldo Costa (Univ. São Paulo). Na segunda linha de pesquisa, o objetivo é desenvolver métodos numéricos para problemas de otimização de processos a tempo contínuo definidos a partir de equações diferenciais ordinárias, cujos coeficientes são perturbados por uma cadeia de Markov. Técnicas de discretização serão implementadas, como métodos de quantificação. Este projeto permitirá uma primeira colaboração entre a Profa. B. de Saporta (Univ. Bordeaux) e o Prof. Eduardo Costa (Universidade de São Paulo em São Carlos). A terceira linha de pesquisa será realizada pelo Prof. Pierre Rouchon (Mines Paristech) em colaboração com o Prof. Paulo Sergio Pereira da Silva (Univ. de São Paulo). O tema de pesquisa será a aplicação de métodos estocásticos para problemas de estabilização em controle quântico.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Integrante / Pierre Rouchon - Integrante / Oswaldo Luiz do Valle Costa - Coordenador / Eduardo Fontoura Costa - Integrante / François Dufour - Integrante / Benoite de Saporta - Integrante., Financiador(es): Universidade de São Paulo - Cooperação / COFECUB - Cooperação., Número de produções C, T & A: 2

• 2013 - 2014

  CAPES MATH-AMSUD 018/2013: Sistemas Implícitos, Modelagem e Controle Automatico, Descrição: Serão estudados os sistemas implícitos e as mudanças de coordenadas que possibilitam as simplificações de suas equações. No caso de sistemas sub determinados, pesquisamos a diminuição do índice de Jacobi, e a atenção neste caso é voltada principalmente aos sistemas planos (flat systems). Para encontrar as saídas flat (saídas linearizantes) mais simples possíveis, será estudado o teorema de Luroth, suas generalizações e variantes.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / François Ollivier - Integrante / Pablo Solernó - Integrante / Marc Giusti - Integrante., Financiador(es): Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Cooperação.

• 2010 - 2013

  CONTROLE NÃO LINEAR E APLICAÇÕES EM ROBÓTICA E CONTROLE QUÂNTICO, Descrição: BOLSA PQ CNPQ Nível 2: A abordagem geométrica de dimensão infinita de Fliess para sistemas não lineares mostrou-se bastante abrangente para tratar problemas de Flatness, desacoplamento e de teoria da realização para sistemas explícitos e implícitos. No presente plano de trabalho, propusemos a continuação do estudo das propriedades geométricas de sistemas implícitos usando tal abordagem. A teoria de controle não linear será utilizada para solução de problemas de controle que aparecem no contexto de robótica, sistemas levitados por mancais magnéticos, e controle quântico.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / Carlos Corrêa Filho - Integrante / Simone Batista - Integrante / Pierre Rouchon - Integrante / Zoraida Violeta Lopez Murgueytio - Integrante / Hector Bessa Silveira - Integrante / Carlos Eduardo de Brito Novaes - Integrante / Jose Roberto Mateus Fernandes - Integrante / Beauchard, Karine - Integrante.

• 2007 - 2010

  CONTROLE NÃO LINEAR E APLICAÇÕES EM ROBÓTICA E CONTROLE QUÂNTICO, Descrição: Bolsa PQ CNPq nível 2: A abordagem geométrica de dimensão infinita de Fliess para sistemas não lineares mostrou-se bastante abrangente para tratar problemas de Flatness, desacoplamento e de teoria da realização para sistemas explícitos e implícitos. No presente plano de trabalho, propusemos a continuação do estudo das propriedades geométricas de sistemas implícitos usando tal abordagem. A teoria de controle não linear será utilizada para solução de problemas de controle que aparecem no contexto de robótica, sistemas levitados por mancais magnéticos, e controle quântico.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (2) Doutorado: (1) . , Integrantes: Paulo Sergio Pereira da Silva - Coordenador / Carlos Corrêa Filho - Integrante / Simone Batista - Integrante / Pierre Rouchon - Integrante / Zoraida Violeta Lopez Murgueytio - Integrante / Carlos Eduardo de Brito Novaes - Integrante / Karine Beauchard - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa., Número de produções C, T & A: 14