.
Uma nova pesquisa de um consórcio de físicos quânticos, liderado pelo Dr. Mark Mitchison, do Trinity College Dublin, mostra que a cronometragem imperfeita coloca um limite fundamental para os computadores quânticos e suas aplicações. A equipe afirma que mesmo pequenos erros de temporização causam um impacto significativo em qualquer algoritmo de grande escala, representando outro problema que deve eventualmente ser resolvido se os computadores quânticos quiserem cumprir as aspirações elevadas que a sociedade tem para eles.
É difícil imaginar a vida moderna sem relógios para ajudar a organizar as nossas agendas diárias; com um relógio digital no smartphone ou relógio de cada pessoa, consideramos a cronometragem precisa um dado adquirido – embora isso não impeça as pessoas de se atrasarem!
E para os computadores quânticos, o tempo preciso é ainda mais essencial, pois exploram o comportamento bizarro de partículas minúsculas – como átomos, eletrões e fotões – para processar informação. Embora esta tecnologia ainda esteja numa fase inicial, promete acelerar dramaticamente a solução de problemas importantes, como a descoberta de novos produtos farmacêuticos ou materiais. Este potencial impulsionou investimentos significativos em todo o sector público e privado, como o estabelecimento da parceria académico-industrial da Trinity Quantum Alliance, lançada no início deste ano.
Atualmente, porém, os computadores quânticos ainda são pequenos demais para serem úteis. Um grande desafio para ampliá-los é a extrema fragilidade dos estados quânticos usados para codificar informações. No mundo macroscópico, isso não é um problema. Por exemplo, você pode somar números perfeitamente usando um ábaco, no qual contas de madeira são empurradas para frente e para trás para representar operações aritméticas. As contas de madeira têm estados muito estáveis: cada uma fica em um local específico e permanecerá no lugar a menos que seja movida intencionalmente. É importante ressaltar que mover o cordão rapidamente ou lentamente não afeta o resultado.
Mas na física quântica é mais complicado.
“Matematicamente falando, mudar um estado quântico em um computador quântico corresponde a uma rotação em um espaço abstrato de alta dimensão”, diz Jake Xuereb, do Instituto Atômico da Universidade de Tecnologia de Viena, o primeiro autor do artigo. “Para alcançar o estado desejado no final, a rotação deve ser aplicada por um período de tempo muito específico – caso contrário, você muda o estado muito pouco ou muito.”
Dado que os relógios reais nunca são perfeitos, a equipe investigou o impacto do tempo imperfeito nos algoritmos quânticos.
“Um algoritmo quântico é como um aplicativo executado em um computador quântico”, explica o Dr. Mitchison, da Trinity. “Já se sabia que erros de temporização poderiam interromper portas lógicas quânticas individuais, que são os blocos de construção dos algoritmos quânticos. Nosso trabalho estende isso a algoritmos quânticos completos, mostrando exatamente quão preciso o relógio deve ser para atingir uma determinada precisão computacional.”
Como o erro piora para algoritmos mais complexos, acabará por representar um desafio para os computadores quânticos.
“Não é um problema neste momento”, esclarece o Prof. Marcus Huber, que lidera a equipa de investigação em Viena. “Atualmente, a precisão dos computadores quânticos ainda é limitada por outros fatores, por exemplo, a precisão dos componentes de hardware ou o efeito de campos eletromagnéticos dispersos. Mas os nossos cálculos também mostram que hoje não estamos longe do regime em que os limites fundamentais da medição do tempo desempenhará o papel decisivo.”
A equipe é rápida em enfatizar que a mensagem não é totalmente pessimista, porque o problema poderia ser mitigado no futuro através do desenvolvimento de protocolos inteligentes de correção de erros.
O consórcio ASPECTS é financiado pela Quantum Flagship da União Europeia, enquanto o Dr. Mitchison é apoiado por uma bolsa de pesquisa da Royal Society-Science Foundation Ireland University.
.
