Os cientistas apenas simularam a tecnologia quântica em dispositivos de computação clássicos

Espreitando no fundo da busca pela verdadeira supremacia quântica está uma estranha possibilidade – tarefas de processamento de números em hipervelocidade baseadas em truques quânticos Pode ser apenas um monte de barulho.

Agora, dois físicos da EPFL na Suíça e da Universidade de Columbia nos Estados Unidos encontraram uma maneira melhor de julgar o potencial de curto prazo dos dispositivos quânticos – simulando a mecânica quântica da qual eles dependem. Dispositivos mais tradicionais.

Seus estudos se beneficiaram de rede neural Foi desenvolvido por Giuseppe Carlio da EPFL e seu colega Matthias Troyer em 2016, usando aprendizado de máquina Para chegar a uma aproximação de um sistema quântico que tem a tarefa de executar um processo específico.

conhecido como Algoritmo de otimização quantitativa aproximada (QAOA), o processo identifica as soluções ótimas para um problema nos estados de energia a partir de uma lista de possibilidades e as soluções que devem produzir o menor número de erros quando aplicadas.

“Há um grande interesse em entender os problemas que podem ser resolvidos de forma eficiente por um computador quântico, e o QAOA é um dos principais candidatos ”, Diz Carlio.

A simulação QAOA desenvolvida pelo estudante de pós-graduação da Columbia University Carleo e Matija Medvidovi simula um dispositivo de 54 qubit – grande em tamanho, mas bem alinhado com os últimos avanços em tecnologia quântica.

Embora fosse uma aproximação de como o algoritmo funcionaria em um computador quântico real, ele fez um trabalho bom o suficiente para ser uma verdadeira pechincha.

O tempo dirá se os futuros físicos passarão rapidamente uma tarde nos estados da Terra calculando QAOA em uma máquina de boa-fé ou se demorarão usando um código binário testado e comprovado.

Os engenheiros ainda estão fazendo um progresso incrível no aproveitamento da roda de possibilidades presa em caixas quânticas. A questão candente é se as inovações atuais serão suficientes para superar os maiores obstáculos na tentativa desta geração de tecnologia quântica.

No coração de cada processador quântico estão as unidades computacionais chamadas qubits. Cada um representa uma onda de probabilidade, sem um estado específico, mas fortemente capturada por uma equação relativamente direta.

Ligue qubits suficientes – o que é conhecido como emaranhado E essa equação fica mais complicada.

À medida que o número de qubits associados aumenta, de dezenas para graus para milhares, os tipos de cálculos que suas ondas podem representar deixarão tudo o que pudermos gerenciar com os bits clássicos do código binário na poeira.

Mas todo o processo é como tecer um tapete de renda com uma teia de aranha: cada onda libera um sopro do emaranhamento com seu ambiente, resultando em erros fatais. Embora possamos reduzir o risco de tais erros, não há uma maneira fácil agora de eliminá-los completamente.

No entanto, podemos conviver com os erros se houver uma maneira simples de compensá-los. Por enquanto, a aceleração quântica esperada corre o risco de ser uma miragem que os físicos estão perseguindo intensamente.

Mas a barreira da ‘aceleração quântica’ é quase rígida e está constantemente sendo remodelada por novas pesquisas, também graças aos avanços no desenvolvimento de algoritmos clássicos mais eficientes. Diz Carlio.

Por mais tentador que seja usar simulações como uma defesa de que a computação clássica mantém uma vantagem sobre as máquinas quânticas, Carlio e Medvedovich insistem que o benefício final da aproximação é estabelecer padrões para o que pode ser alcançado em Essa idade das novas tecnologias quânticas imperfeitas emergentes.

Além disso, quem sabe? A tecnologia quântica já é suficiente para jogar. Até agora, parece estar dando bons resultados.

Esta pesquisa foi publicada em Nature Quantum Information.