Supremacia quântica física: 20 milhões de anos de medições em 20 segundos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/09/2025

O sistema consiste em um canal óptico no qual múltiplos pulsos de luz compartilham o mesmo padrão de ruído. Dois feixes de luz foram postos em entrelaçamento, um usado para medir o sistema e o outro servindo como referência. Uma medição conjunta os compara em uma única tentativa, e essa comparação elimina grande parte da confusão da medição, extraindo mais informações por tentativa do que observar apenas o feixe de sondagem.
[Imagem: Jonas Schou Neergaard-Nielsen]

Supremacia quântica

Uma equipe internacional de físicos afirma ter a demonstração cabal da supremacia quântica nas medições de um sistema físico.

Tem havido uma série de alegações de supremacia quântica, ou vantagem quântica - quando um computador quântico consegue executar uma tarefa impossível ou inviável para um computador clássico tradicional -, mas a maioria tem sido desmentida (Desmentida supremacia do computador quântico do Google), ou por uma melhor compreensão do problema, ou pela otimização dos algoritmos clássicos.

O que Zheng-Hao Liu e seus colegas fizeram não foi rodar um algoritmo em um processador quântico, mas uma demonstração de como usar a mecânica quântica para fazer medições em um sistema físico, provando que fazer uma medição seguindo princípios da física clássica nunca se equiparará à medição feita quanticamente.

A demonstração envolve uma questão onipresente na ciência e na engenharia: Quando se deseja entender ou caracterizar um sistema físico, o caminho consiste em realizar medições repetidas e, com base nelas, calcular o comportamento daquele sistema. Pense, por exemplo, em um circuito eletrônico: As repetidas medições permitem traçar a "impressão digital de ruído" do dispositivo.

Mas quando se lida com dispositivos quânticos a situação não é tão simples - no nosso exemplo, o ruído quântico faz parte das medições. Além disso, o número de experimentos necessários para sistemas complexos pode aumentar exponencialmente com o tamanho do sistema, tornando-se rapidamente impraticável ou até mesmo impossível.

Vantagem quântica em medições físicas

Os pesquisadores se propuseram a encontrar outra maneira - que não as medições comuns - de caracterizar um dispositivo usando um circuito totalmente baseado em luz, uma versão bem simplificada de um processador quântico fotônico.

O sistema se baseia no entrelaçamento, um conceito-chave na mecânica quântica, quando duas partículas - neste caso, fótons de luz - estão tão fortemente ligadas que medir uma instantaneamente nos diz algo sobre a outra.

"Construímos um processo que podíamos controlar e fizemos uma pergunta simples: O entrelaçamento reduz o número de medições necessárias para aprender sobre um sistema como esse? E a resposta é sim, e muito. Aprendemos o comportamento do nosso sistema em 15 minutos, enquanto uma abordagem clássica comparável levaria cerca de 20 milhões de anos," disse o professor Ulrik Andersen, da Universidade Técnica da Dinamarca.

O experimento não tem nada de mirabolante, usando componentes ópticos bem conhecidos no campo da fotônica e operando em comprimentos de onda de telecomunicações, funcionando mesmo com as perdas comuns nessas configurações padrão. E essas "deficiências" do experimento importam, dizem os pesquisadores, porque mostram que o ganho vem de como você mede, e não de um dispositivo de medição perfeito.

"Embora muita gente fale sobre tecnologia quântica e como ela supera os computadores clássicos, o fato é que, hoje, isso não acontece. Então, o que nos satisfaz principalmente é que finalmente encontramos um sistema mecânico quântico que faz algo que nenhum sistema clássico jamais será capaz de fazer," concluiu Andersen.

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