Os cientistas acabaram de encontrar uma maneira de saber se os computadores quânticos estão errados

À medida que a concorrência se intensifica para criar o primeiro computador quântico comercial confiável e em grande escala, uma questão crítica tornou-se mais difícil de ignorar. Se estes dispositivos produzem respostas para problemas considerados impossíveis para máquinas clássicas, como alguém pode confirmar que os resultados estão corretos?

Um estudo recente da Universidade de Swinburne pretende abordar este dilema.

Por que as respostas quânticas são difíceis de verificar

“Existe uma série de problemas que mesmo o supercomputador mais rápido do mundo não consegue resolver, a menos que alguém esteja disposto a esperar milhões, ou mesmo milhares de milhões, de anos por uma resposta”, diz o autor principal, pesquisador de pós-doutorado do Centro de Ciência Quântica e Teoria da Tecnologia de Swinburne, Alexander Dellios.

“Portanto, para validar computadores quânticos, são necessários métodos que comparem teoria e resultados sem 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 de bóson gaussiano (GBS), está produzindo resultados precisos. As máquinas GBS dependem de fótons, as partículas básicas de luz, para gerar cálculos de probabilidade que exigiriam milhares de anos até mesmo para que o supercomputador clássico mais rápido fosse concluído.

Novas ferramentas revelam erros ocultos em experimentos quânticos avançados

“Em apenas alguns minutos num portátil, os métodos desenvolvidos permitem-nos determinar se uma experiência de GBS está a produzir a resposta correta e quais erros, se houver, estão presentes.”

Para demonstrar a sua abordagem, os investigadores aplicaram-na a uma experiência de GBS recentemente publicada que levaria pelo menos 9.000 anos a reproduzir utilizando os supercomputadores actuais. A análise deles 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 a reprodução desta distribuição inesperada é computacionalmente difícil ou se os erros observados fizeram com que o dispositivo perdesse a sua “quanutmidade”.

Progresso em direção a máquinas quânticas comerciais confiáveis

O resultado desta investigação pode moldar o desenvolvimento de computadores quânticos em grande escala e livres de erros, 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 campos como o desenvolvimento de medicamentos, IA, segurança cibernética e nos permitirá aprofundar a nossa compreensão do universo físico.

“Um componente vital desta tarefa são métodos escaláveis ​​de validação de computadores quânticos, que aumentam a nossa compreensão de quais erros estão afetando esses sistemas e como corrigi-los, garantindo que eles mantenham sua ‘quantidade’.”