Computador quântico consegue fazer um cálculo de 600 milhões de anos em segundos

Computadores quânticos estão sendo desenvolvidos há muitos anos, porém, sempre sem ultrapassar a barreira de uma sala de estudo. E um novo tido de computação quântica, chamada amostragem de bóson, foi capaz de fazer cálculos que nenhum outro computador clássico jamais conseguiria realizar em uma quantidade razoável de tempo.

Essa é a segunda vez que o feito conhecido como supremacia quântica foi alcançado por um algoritmo quântico. Isso depois que o Google disse, em 2019, que seu dispositivo Sycamora tinha conseguido fazer esse feito.

A amostragem de bóson se baseia na estranha propriedade quântica dos fótons, as partículas de luz, que são exibidas quando viajam através de um divisor de feixes. Ele divide um único feixe de luz em dois que se propagam em direções diferentes.

Fótons

Então, se dois fótons idênticos atingirem o divisor de raios ao mesmo tempo, eles não irão se separar um do outro. Ao invés disso, eles vão ficar juntos e viajarão na mesma direção.

Se alguém começar a fotografar fótons através de uma sequência de divisores de feixes, muitas vezes e em sequência, padrões, que são bastante difíceis de se simular ou prever em computadores clássicos, irão começar a aparecer nos caminhos dos fótons.

Achar possíveis conjuntos de caminhos de fótons em uma configuração como essa é chamado de amostragem de bóson. E um dispositivo de amostragem disso é um tipo de computador quântico com um papel muito específico.

Uma equipe liderada por Jian-Wei Pan, na Universidade de Ciência e Tecnologia da China, fez um dispositivo de amostragem de bóson usando pulsos solares que são enviados para um labirinto de 300 divisores de feixes e 75 espelhos. Eles o chamaram de Jiuzhang.

Computador

Os pesquisadores viram que era impossível simular uma amostragem de bósons com uma fidelidade tão alta em um computador clássico. Para se ter uma ideia, o Fugaku, que é o super computador japonês mais poderoso do mundo, levaria 600 milhões de anos. Já Jiuzhang consegue fazer isso em somente 200 segundos.

“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”, disse Scott Aaronson, da Universidade do Texas, em Austin.

Por mais que essa seja uma conquista impressionante, a supremacia quântica quer dizer que o dispositivo é melhor que os computadores clássicos em uma tarefa bem específica.

“Isso não significa ser possível construir um computador quântico escalável, ou um computador quântico universal, ou um computador quântico útil”, ressaltou Aaronson.

Futuro

Algumas coisas, como mudar o mecanismo de amostragem de bóson para dar aos pesquisadores a possibilidade de pausar o experimento, fazer medições e redirecionarem alguns fótons, poderia fazer com que eles fizessem diferentes tipos de cálculos. No entanto, esse próximo passo é bastante difícil de se alcançar.

“Não é óbvio se a amostragem de bóson tem alguma aplicação em si mesma, além de demonstrar a supremacia quântica”, concluiu Aaronson.

Contudo, ele diz que isso pode ser útil em química quântica ou então para gerar números aleatórios para criptografia.