Alguns problemas são muito difíceis mesmo para computadores quânticos
Imagens de Yaroslav Kushta / Getty
Os pesquisadores identificaram um “cenário de pesadelo” relacionado a um tipo exótico de matéria quântica que é impossível de resolver, mesmo para computadores quânticos altamente eficientes.
Sem a complexidade do estado quântico da matéria, determinar a fase de um material pode ser relativamente simples. Tomemos como exemplo a água – é fácil saber se ela está na fase sólida ou líquida. No entanto, a versão quântica desta tarefa poderia ser muito mais assustadora. Thomas Schuster do Instituto de Tecnologia da Califórnia e colegas provaram agora que identificar fases quânticas da matéria pode ser muito difícil, mesmo para computadores quânticos.
Eles analisaram matematicamente um cenário em que um computador quântico recebe uma série de medições sobre o estado quântico de um objeto e deve identificar sua fase. Schuster diz que este não é necessariamente um problema impossível, mas a sua equipa prova que para a maioria das fases quânticas da matéria – os parentes mais exóticos da água líquida e do gelo, tais como as fases “topológicas” que exibem correntes eléctricas estranhas – um computador quântico pode precisar de calculá-las ao longo de um tempo muito longo. Esta situação é como a pior versão de uma experiência de laboratório onde a identificação das propriedades de uma amostra requer instrumentos que devem ser armazenados durante milhares de milhões ou biliões de anos.
Isso não torna os computadores quânticos obsoletos para esta tarefa. Schuster diz que é improvável que essas fases apareçam em experimentos reais com materiais ou computadores quânticos – elas são mais um diagnóstico quando falta nossa compreensão atual da computação quântica em comparação com a ameaça prática que ela representa. “É como um cenário de pesadelo que seria muito ruim se surgisse. Pode não acontecer, mas temos que entendê-lo melhor”, disse ele.
Bill Fefferman da Universidade de Chicago, em Illinois, disse que este curso abre questões interessantes sobre o que os computadores podem fazer em geral. “Isso pode indicar as limitações da computação de forma mais ampla, que apesar das melhorias dramáticas para certas tarefas específicas, sempre haverá tarefas que ainda são muito difíceis, mesmo para computadores quânticos eficientes”, disse ele.
Matematicamente, o novo estudo liga aspectos da ciência da informação quântica usados na criptografia quântica com ideias fundamentais na física da matéria, de modo que poderia ajudar a avançar ambos, disse ele.
No futuro, a equipe deseja expandir sua análise para fases quânticas da matéria mais energéticas ou excitadas que são difíceis de quantificar de forma mais extensiva.
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