A computação quântica é frequentemente descrita como uma tecnologia do futuro capaz de lidar com problemas que os computadores tradicionais não conseguem resolver. Pesquisadores esperam grandes avanços em física, pesquisa médica, criptografia e vários outros campos à medida que essas máquinas amadurecem.
À medida que a competição para criar o primeiro computador quântico comercial confiável em larga escala se intensifica, uma questão crítica se tornou cada vez mais difícil de ignorar. Se esses dispositivos produzem respostas para problemas considerados impossíveis para máquinas clássicas, como alguém pode confirmar que os resultados estão corretos?
Um estudo recente da Universidade Swinburne procura abordar esse dilema.
Por que as Respostas Quânticas São Difíceis de Verificar
“Existe uma gama de problemas que até mesmo o supercomputador mais rápido do mundo não consegue resolver, a menos que alguém esteja disposto a esperar milhões ou até bilhões de anos por uma resposta”, diz o autor principal, Alexander Dellios, Pesquisador Pós-Doutoral do Centro de Teoria da Ciência e Tecnologia Quântica da Swinburne.
“Portanto, para validar os computadores quânticos, são necessárias métodos para comparar teoria e resultado sem ter que esperar anos para que um supercomputador execute a mesma tarefa.”
A equipe de pesquisa desenvolveu novas técnicas para confirmar se um tipo específico de dispositivo quântico, conhecido como Amostrador Boson Gaussiano (GBS), está produzindo resultados precisos. As máquinas GBS dependem de fótons, as partículas básicas da luz, para gerar cálculos de probabilidade que exigiriam milhares de anos para que até mesmo o supercomputador clássico mais rápido os completasse.
Novas Ferramentas Revelam Erros Ocultos em Experimentos Quânticos Avançados
“Em apenas alguns minutos em um laptop, os métodos desenvolvidos nos permitem determinar se um experimento GBS está gerando a resposta correta e quais erros, se houver, estão presentes.”
Para demonstrar sua abordagem, os pesquisadores a aplicaram a um experimento GBS recentemente publicado que levaria pelo menos 9.000 anos para ser reproduzido usando supercomputadores atuais. Sua análise mostrou que a distribuição de probabilidade resultante não estava alinhada com o alvo pretendido e revelou ruído extra no experimento que não havia sido avaliado antes.
O próximo passo é determinar se reproduzir essa distribuição inesperada é, em si, computacionalmente difícil ou se os erros observados fizeram com que o dispositivo perdesse sua ‘quantunidade’.
Progresso em Direção a Máquinas Quânticas Comerciais Confiáveis
O resultado desta investigação pode moldar o desenvolvimento de computadores quânticos de grande escala e sem erros, adequados para uso comercial, um objetivo que Dellios espera ajudar a liderar.
“Desenvolver computadores quânticos de grande escala e sem erros é uma tarefa hercúlea que, se alcançada, revolucionará campos como desenvolvimento de medicamentos, IA, cibersegurança e nos permitirá aprofundar nossa compreensão do universo físico.
“Um componente vital dessa tarefa são métodos escaláveis de validação de computadores quânticos, que aumentam nossa compreensão sobre os erros que afetam esses sistemas e como corrigi-los, garantindo que eles mantenham sua ‘quantunidade’.”
