Computador quântico realiza
em segundos um cálculo que levaria 600 milhões de anos
Por Marcelo Ribeiro, em 6.12.2020
Um novo tipo de
computação quântica chamada amostragem de bóson é capaz de cálculos que nenhum
computador clássico poderia realizar em uma quantidade razoável de
tempo. Esta é a segunda vez que este feito, conhecido como supremacia
quântica, foi alcançado por um algoritmo quântico depois que o Google disse em
2019 que seu dispositivo
Sycamore havia conseguido isso.
A amostragem de Boson é baseada em uma estranha propriedade
quântica dos fótons — partículas de luz — que é exibida quando viajam através
de um divisor de feixes, que divide um único feixe de luz em dois feixes que se
propagam em direções diferentes. Se dois fótons idênticos atingirem o
divisor de raios exatamente ao mesmo tempo, eles não se separam um do
outro. Em vez disso, eles ficam juntos e ambos viajam na mesma direção, de
acordo com a New Scientist.
Se você fotografar muitos fótons através de uma sequência de
divisores de feixe muitas vezes e sequência, padrões que são
extraordinariamente difíceis de simular ou prever com computadores clássicos
começam a surgir nos caminhos dos fótons. Encontrar possíveis conjuntos de
caminhos de fótons nesta configuração é chamado de amostragem de bóson, e um
dispositivo de amostragem de bóson é um tipo de computador quântico, embora um
com um propósito muito específico.
Uma equipe liderada por Jian-Wei Pan na Universidade de Ciência e
Tecnologia da China construiu um dispositivo de amostragem de bóson chamado
Jiuzhang usando pulsos lasers enviados para um labirinto de 300
divisores de feixes e 75 espelhos. Um amostrador de bóson perfeito teria
uma fidelidade de 1 em muitos ensaios, o que significa que tem ma combinação
completa com as previsões teóricas. Jiuzhang tinha uma fidelidade de 0,99.
Os pesquisadores calcularam que seria impossível simular
amostragem de bósons com uma fidelidade tão alta em um computador clássico: o
supercomputador japonês Fugaku, o computador clássico mais poderoso do mundo,
levaria 600 milhões de anos para realizar o que Jiuzhang pode fazer em apenas
200 segundos. O quarto supercomputador mais poderoso, o Sunway TaihuLight,
levaria 2,5 bilhões de anos.
“Isso mostra que é viável chegar à supremacia quântica usando amostragem fotônica de bóson, que muitas pessoas duvidavam, e que representa um caminho de hardware completamente diferente dos qubits supercondutores que o Google usou”, diz Scott Aaronson, da Universidade do Texas em Austin.
Embora esta seja uma conquista impressionante, a supremacia quântica significa apenas que este dispositivo é melhor do que computadores clássicos em uma tarefa extremamente específica. “Isso não significa [ser possível] construir um computador quântico escalável, ou um computador quântico universal, ou um computador quântico útil”, diz Aaronson.
Mudar o mecanismo
de amostragem de bóson para permitir que os pesquisadores pausassem o
experimento, fizessem medições e redirecionem alguns dos fótons poderia
permitir que ele fizesse diferentes tipos de cálculos, mas esse próximo
passo será extraordinariamente difícil de alcançar. Até lá, pode haver
pouco uso prático para amostragem de bóson.
“Não é óbvio se a amostragem de bóson tem alguma aplicação em si
mesma, além de demonstrar a supremacia quântica”, diz Aaronson. No
entanto, diz ele, pode ser útil em química quântica ou para gerar números
aleatórios para criptografia. [New
Scientist]
Referência da revista: Science, DOI: 10.1126/science.abe8770
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