A computação quântica é frequentemente descrita como uma tecnologia do futuro capaz de lidar com problemas que os computadores tradicionais não conseguem resolver. Os pesquisadores esperam grandes avanços em física, pesquisa médica, criptografia e em várias outras áreas à medida que essas máquinas evoluem.
À medida que a competição se intensifica para criar o primeiro computador quântico comercial grande e confiável, uma questão crítica se tornou mais difícil de ignorar. Se esses dispositivos produzirem respostas para problemas considerados impossíveis para as máquinas clássicas, como alguém pode confirmar que os resultados estão corretos?
Um estudo recente da Universidade Swinburne busca abordar esse dilema.
Por que as Respostas Quânticas são Difíceis de Verificar
“Há uma gama de problemas que nem mesmo o supercomputador mais rápido do mundo pode resolver, a menos que se esteja disposto a esperar milhões ou até bilhões de anos por uma resposta”, diz o autor principal, Fellow de Pesquisa Pós-Doutoral no Centro de Ciência e Tecnologia Quântica da Swinburne, Alexander Dellios.
“Portanto, para validar os computadores quânticos, são necessárias metodologias que permitam comparar teoria e resultado sem ter que esperar anos para que um supercomputador realize a mesma tarefa.”
A equipe de pesquisa desenvolveu novas técnicas para confirmar se um tipo específico de dispositivo quântico, conhecido como Amostrador de Bósons Gaussiano (GBS), está produzindo resultados precisos. As máquinas GBS dependem de fótons, as partículas básicas da luz, para gerar cálculos de probabilidade que levariam milhares de anos para serem concluídos, mesmo pelo supercomputador clássico mais rápido.
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 produzindo 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 os supercomputadores atuais. A análise mostrou que a distribuição de probabilidade resultante não estava alinhada com o alvo pretendido e revelou ruídos adicionais no experimento que não haviam sido avaliados anteriormente.
O próximo passo é determinar se reproduzir essa distribuição inesperada é, em si, computacionalmente difícil ou se os erros observados causaram a perda da ‘quantumidade’ do dispositivo.
Progresso Rumo a Máquinas Quânticas Comerciais Confiáveis
O resultado dessa investigação pode moldar o desenvolvimento de computadores quânticos em grande escala, livres de erros e adequados para uso comercial, um objetivo que Dellios espera ajudar a liderar.
“Desenvolver computadores quânticos em grande escala e livres de erros é uma tarefa hercúlea que, se alcançada, revolucionará áreas como desenvolvimento de medicamentos, IA, segurança cibernética e nos permitirá aprofundar nossa compreensão do universo físico.”
“Um componente vital dessa tarefa são os métodos escaláveis de validação de computadores quânticos, que aumentam nossa compreensão dos erros que afetam esses sistemas e como corrigir esses erros, garantindo que eles mantenham sua ‘quantumidade’.”
