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Chineses alegam ter atingido novo patamar de supremacia quântica; entenda

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<img width="700" height="394" title="Chineses alegam ter atingido novo patamar de supremacia quântica. Acima: Imagem física de interferência quântica óptica: a parte inferior esquerda é a parte óptica de entrada, a parte inferior direita é o caminho óptico de fase bloqueada e a parte superio (Foto: Ma Xiaohan, Liang Jing, Deng Yuhao/University of Science and Technology of China/中国科学技术大学)” alt=”Chineses alegam ter atingido novo patamar de supremacia quântica. Acima: Imagem física de interferência quântica óptica: a parte inferior esquerda é a parte óptica de entrada, a parte inferior direita é o caminho óptico de fase bloqueada e a parte superio (Foto: Ma Xiaohan, Liang Jing, Deng Yuhao/University of Science and Technology of China/中国科学技术大学)” data-src=”//s2.glbimg.com/S7e9CgfRXlWKHNEn49zhGT-DVJc=/e.glbimg.com/og/ed/f/original/2020/12/04/f6f2e8e2e3d4e62a5371c09f892_ba5a668b_b6b48.jpeg”>
Chineses alegam ter atingido novo patamar de supremacia quântica. Acima: Imagem física de interferência quântica óptica: a parte inferior esquerda é a parte óptica de entrada, a parte inferior direita é o caminho óptico de fase bloqueada e a parte superio (Foto: Ma Xiaohan, Liang Jing, Deng Yuhao/University of Science and Technology of China/中国科学技术大学)

Em outubro de 2019, o Google anunciou ter conseguido um feito histórico: a empresa afirmou que seu computador quântico, o Sycamore, havia superado uma máquina clássica e atingido a “supremacia quântica”. Agora, pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China alegam ter realizado a mesma proeza, segundo um estudo publicado na Science na última quinta-feira (3).

No ano passado, a máquina dos cientistas do Google conseguiu realizar em minutos um cálculo que demoraria 10 mil anos para ser feito em um computador clássico. Agora, os chineses alegam que seu sistema, chamado Jiuzhang, calculou em minutos o que até um supercomputador levaria mais de 2 bilhões de anos para conseguir.

Os dois sistemas funcionam de maneiras diferentes. Enquanto o do Google constrói circuitos quânticos usando metal supercondutor e superfrio, a máquina da Universidade de Ciência e Tecnologia da China registra seu resultado manipulando fótons, partículas de luz. “Mostramos que podemos usar fótons, a unidade fundamental da luz, para demonstrar o poder computacional quântico muito além da contraparte clássica”, afirmou Jian-Wei Pan, coautor da pesquisa, à Nature.

Método
Em um computador comum, as informações são processadas por bits, representados por 1 ou 0. Para processar um código, portanto, a máquina analisa diversos conjuntos de bits. Já em computadores quânticos, as informações são processadas por qubits, que podem ser encontrados como 1, 0 ou 1 e 0 ao mesmo tempo, a chamada superposição, permitindo que a máquina tome um “atalho”.

Quanto mais qubits trabalharem juntos, mais rápido é o processo, como explicam os especialistas. O problema, porém, é que alinhar os qubits para trabalharem juntos é uma tarefa hercúlea que os cientias ainda estão se esforçando para realizar. No computador do Google, por exemplo, havia 54 qubits, dos quais apenas 53 estavam viáveis. Os pesquisadores estimam que para uma máquina quântica ser de fato útil, centenas de milhões de qubits sejam necessários.

Por isso, os estudiosos chineses optaram por uma outra abordagem, conhecida como amostragem de bóson. O método envolve o cálculo da distribuição de probabilidade de muitos bósons (categoria de partícula fundamental que inclui os fótons) cujas ondas quânticas interferem umas nas outras, tornando aleatória a posição das partículas.

Dessa forma, os portadores de dados quânticos assumem a forma de fótons viajando por meio de circuitos ópticos que estão dispostos em uma bancada de laboratório e sendo guiados por espelhos. A ideia é que, a partir de pulsos de laser, os pesquisadores codifiquem as informações na posição espacial e a polarização de estados de fótons específicos, como a orientação dos campos eletromagnéticos dos fótons. Assim, ao fim do circuito, cada fóton lido durante o processo é equivalente a um qubit, revelando o resultado de um cálculo.

O dispositivo de interferência quântica óptica é integrado em um vidro de substrato estável de expansão ultrabaixa usado para alcançar interferência de pares entre 50 estados compactados de modo único e travar com alta precisão a fase entre qualquer dois (Foto: Ma Xiaohan, Liang Jing, Deng Yuhao/University of Science and Technology of China/中国科学技术大学)
O dispositivo de interferência quântica óptica é integrado em um vidro de substrato estável de expansão ultrabaixa usado para alcançar interferência de pares entre 50 estados compactados de modo único e travar com alta precisão a fase entre qualquer dois (Foto: Ma Xiaohan, Liang Jing, Deng Yuhao/University of Science and Technology of China/中国科学技术大学)

Uma diferença entre Jiuzhang e Sycamore é que o protótipo fotônico não é facilmente reprogramável para executar cálculos diferentes, pois suas configurações foram efetivamente codificadas nos circuitos ópticos. Ainda assim, a descoberta é notável e acredita-se que poderá ser muito útil no futuro.

“É um marco na computação quântica fotônica”, afirmou Christian Weedbrook, CEO e fundador da startup canadense Xanadu, que também está trabalhando em computação quântica fotônica, em entrevista à Wired. “Mas também é bom para todos nós.”

Galileu