Programa quântico faz cálculo pela primeira vez

Um grupo internacional de pesquisadores liderado por cientistas da Universidade de Bristol (Reino Unido) e da Universidade de Queensland (Austrália) demonstrou um algoritmo quântico que realiza um cálculo de verdade pela primeira vez.

Algoritmos quânticos poderiam um dia permitir a concepção de novos materiais, produtos farmacêuticos ou dispositivos de energia limpa.

Algoritmos quânticos

Um algoritmo é qualquer procedimento computacional que toma algum valor ou conjunto de valores como entrada e produz algum valor ou conjunto de valores como resultado. Algoritmos devem levar em consideração todas as variáveis que possam surgir.
Há três maneiras de fazer um computador trabalhar mais rápido. Uma é fazer mais computadores (usando vários computadores para uma atividade). Outra é fazer com que os novos computadores sejam mais rápidos. E a terceira é fazer algoritmos de computador que permitem fazer atividades mais rápido.
Os computadores que usamos atualmente são chamados de computadores clássicos. No coração do seu poder de processamento está o bit. O bit é a unidade fundamental de informação, que pode ser um de dois valores: 1 ou 0. Uma série de bits em conjunto formam valores mais complexos.
Os algoritmos utilizados em computadores clássicos são baseados em um procedimento passo a passo, ainda que milhões de procedimentos sejam feitos em um segundo.
Já os computadores quânticos, ainda em desenvolvimento, não são baseados em bits, mas sim em qubits. Um qubit (bit quântico) é a unidade fundamental de informação para um computador quântico. Além de poder ser 1 e 0, o qubit pode estar em um estado de superposição que é ao mesmo tempo 1 e 0. Sendo assim, computadores quânticos são capazes de executar todos os procedimentos em um único passo.
Algoritmos clássicos funcionam em computadores quânticos, mas não tiram o máximo de proveito que um computador quântico é capaz. Agora, pesquisadores desenvolveram um algoritmo quântico que pode, de fato, abrir caminho para a computação quântica prática.

O experimento

Pela primeira vez, a equipe de cientistas foi capaz de fazer um algoritmo que realiza um cálculo de verdade, ou seja, sem que os pesquisadores já estivessem ciente do seu resultado antes.
Os cientistas implementaram um “algoritmo de estimação de fase” – um algoritmo quântico central que atinge uma aceleração exponencial sobre todos os algoritmos clássicos. Encontra-se no coração da computação quântica e faz parte de muitos outros importantes algoritmos quânticos, como o algoritmo de factoração de Shor e simulações quânticas.
“Antes de nosso experimento, ninguém implementou um algoritmo quântico sem saber sua resposta com antecedência. Em testes anteriores, os circuitos quânticos foram simplificados para torná-los mais viáveis experimentalmente. No entanto, esta simplificação exige o conhecimento da resposta com antecedência”, explica o principal autor do estudo, Dr. Xiao-Qi Zhou.
Diferentemente desses experimentos, os pesquisadores construíram um circuito quântico completo para implementar o algoritmo sem qualquer simplificação. “Não precisávamos saber a resposta com antecedência, portanto essa foi a primeira vez que o resultado foi realmente calculado por um circuito com um algoritmo quântico”, disse o Dr. Zhou.
“Implementação de um algoritmo quântico completo sem conhecer sua resposta é um passo importante para a computação quântica prática. Abre o caminho para aplicações importantes, incluindo simulações quânticas e metrologia quântica a curto prazo, e factoração a longo prazo”, afirma Jeremy O’Brien, diretor do Centro de Fotônica Quântica da Universidade de Bristol.
A pesquisa foi publicada na revista Nature Photonics.[ScienceDaily, QuantumDay, TGDaily]