Vantagem quântica: Processador fotônico resolve problemas gráficos na hora

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/06/2023

Em um processador que usa luz em vez de eletricidade, o resultado sai na hora.
[Imagem: Yu-Hao Deng et al. - 10.1103/PhysRevLett.130.190601]

Vantagem quântica

Há dois anos, pesquisadores chineses demonstraram a supremacia quântica usando dois processadores quânticos diferentes.

É matematicamente válido, mas um tanto frustrante ver que muitas dessas demonstrações trabalham com algoritmos não diretamente aplicáveis a problemas práticos - só nesta semana noticiamos a primeira demonstração de supremacia quântica usando problemas práticos para a computação.

Mas as equipes chinesas também estão fazendo avanços, e agora otimizaram seus processadores quânticos para resolver problemas da teoria dos grafos.

O resultado amplia a lista de tarefas para as quais os computadores quânticos atuais, envolvidos em seus problemas de ruídos e erros, já oferecem uma vantagem sobre os computadores clássicos.

É mais um passo da vantagem quântica em relação a problemas de interesse prático.
[Imagem: Yu-Hao Deng et al. - 10.1103/PhysRevLett.130.190601]

Solução instantânea

Em 2021, a equipe usou seu processador fotônico - um interferômetro de 144 modos ópticos - para resolver um problema chamado "amostragem gaussiana de bósons". Trata-se de uma previsão - ou "amostragem" - da distribuição de probabilidade de fótons registrados nos 144 detectores de saída da rede quando esses fótons são injetados na rede um de cada vez.

Essa amostragem liga-se matematicamente a problemas gráficos que modelam relações pareadas, definidas por matrizes, entre objetos.

Agora, os pesquisadores usaram seu processador fotônico para implementar algoritmos de busca definidos por dois desses problemas. Ao tratar cada uma das portas de saída do processador como um vértice do grafo, e cada fóton detectado como um vértice do subgrafo, eles determinaram qual subgrafo mapeava para a solução.

O processador chegou a uma solução após obter 221.891 amostragens, cada uma correspondendo a uma distribuição particular de até 80 fótons detectados.

Para comparação, cada amostra exigiria 700 segundos no supercomputador mais rápido do mundo se fosse usado um algoritmo exato; só que o processador fotônico apresenta o resultado na velocidade da luz.

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