Supremacia quântica é demonstrada com processador fotônico simples

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/03/2021

Não é exatamente um computador quântico: É um aparato fotônico que pode ser construído em qualquer laboratório suficientemente equipado.
[Imagem: Federico Centrone et al. - 10.1038/s41467-021-21119-1]

Supremacia quântica

Será que um computador quântico é realmente mais eficiente do que um processador eletrônico para realizar cálculos?

Em 2019, o Google alegou ter obtido a supremacia quântica, que seria a primeira demonstração desse tipo, ao fazer uma amostragem de circuitos quânticos aleatórios em seu chip Sycamore, feito de 53 qubits supercondutores - a IBM protestou, e o assunto continua sob debate.

Mais recentemente, pesquisadores chineses mostraram uma supremacia quântica com a amostragem de bósons usando uma configuração fotônica, enquanto a D-Wave prefere falar em "supremacia de desempenho".

Agora, uma equipe da Escócia, EUA e França obteve mais uma demonstração de supremacia quântica usando um tipo muito particular de cálculo.

O processador quântico de luz realizou a tarefa de verificação em segundos, enquanto o mesmo exercício levaria um tempo equivalente à idade do Universo se feito em um computador eletrônico convencional.

Computador quântico (Alguns Segundos)    X    (Idade do Universo) Computador eletrônico
[Imagem: Federico Centrone et al. - 10.1038/s41467-021-21119-1]

Problema NP-completo

Para esta demonstração, a equipe combinou um algoritmo interativo, que resolve um tipo de problema matemático conhecido como "problema NP completo", com informações limitadas, e um sistema fotônico experimental simples, que pode ser feito em qualquer laboratório fotônico suficientemente avançado.

"Aqui, realizamos uma demonstração experimental de uma vantagem computacional quântica em um ambiente interativo provador-verificador, onde a tarefa computacional consiste na verificação de um problema NP-completo por um verificador que obtém apenas informações limitadas sobre a prova enviada por um provador não-confiável, na forma de uma série de estados quânticos não-emaranhados.

"Nós fornecemos uma implementação óptica linear simples que pode executar esta tarefa de verificação de forma eficiente (dentro de alguns segundos), enquanto também fornecemos fortes evidências de que, fixando o tamanho da prova, um computador clássico levaria muito mais tempo (assumindo apenas que leva um tempo exponencial para resolver um problema NP-completo).

"Embora nossa vantagem computacional diga respeito a uma tarefa específica em um cenário de interesse principalmente teórico, ela nos traz um passo mais perto de possíveis aplicações úteis, como a computação quântica cliente-servidor," escreveu a equipe.

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