O poder de computação das máquinas quânticas modernas é relativamente baixo e não é fácil aumentá-lo. Físicos austríacos apresentaram uma nova arquitetura para um computador quântico universal que supera as limitações existentes e pode se tornar a base de uma nova geração de computadores quânticos.
Bits quânticos, ou qubits, executam duas funções ao mesmo tempo - eles atuam como uma unidade de computação e memória. Como a informação quântica não pode ser copiada, ela não pode ser armazenada na memória, como em um computador clássico. Devido a essa limitação, todos os qubits devem poder interagir uns com os outros. Esse requisito dificulta o surgimento de poderosas máquinas quânticas.
Em 2015, o físico teórico Wolfgang Lechner, juntamente com Philipp Hauke e Peter Zoller, propôs uma nova arquitetura para computadores quânticos, que recebeu o nome de "arquitetura LHZ" em homenagem a eles. Ele foi projetado para otimizar essas máquinas de computação. Os qubits físicos nesta arquitetura não representam bits individuais, mas codificam sua concordância relativa. Isso significa que nem todos os qubits agora precisam interagir uns com os outros, explicou Lechner. Junto com sua equipe, ele mostrou que esse conceito de paridade também se aplica ao computador quântico universal.
“Os computadores quânticos existentes já estão se saindo muito bem com essas operações em pequena escala”, disse Michael Felner, um dos pesquisadores. “No entanto, à medida que o número de qubits aumenta, fica cada vez mais difícil implementar essas operações lógicas.”
Em duas publicações, cientistas austríacos mostraram que a nova arquitetura permite, por exemplo, realizar transformações quânticas de Fourier - um elemento fundamental de muitos algoritmos quânticos - muito mais rapidamente. “O alto paralelismo de nossa arquitetura significa que, por exemplo, o conhecido algoritmo Shor para fatoração pode ser executado de forma extremamente eficiente”, disse Felner.
A nova ideia também permite uma correção de erros eficiente. Normalmente, recursos sérios são alocados para proteger as informações quânticas de interferências, devido às quais os requisitos para o número de qubits de todo o sistema aumentam acentuadamente. O modelo proposto implementa uma correção de erros em dois estágios, sendo um tipo de erro prevenido por hardware e o outro corrigido por métodos de software. Isso permitirá no futuro criar uma nova geração de computadores quânticos universais.
Pesquisadores da D-Wave Systems e vários centros de pesquisa no Canadá, Estados Unidos e Japão pela primeira vez simularam uma transição de fase quântica em um modelo Ising unidimensional programável para 2000 qubits de uma só vez. Ao realizar tais experimentos, os cientistas estão tentando avaliar realisticamente as possibilidades dessa tecnologia no contexto de um futuro próximo.
2022-11-01 16:36:42
Autor: Vitalii Babkin