Tecnologia Científica

Cientista preenche a lacuna entre simuladores quânticos e computadores quânticos
Um pesquisador da Skoltech preencheu as lacunas conectando simuladores quânticos com computadores quânticos mais tradicionais, descobrindo um novo modelo universal de computação quântica, o modelo variacional.
Por Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo - 22/03/2021


Crédito: Unsplash / Domínio público

Um pesquisador da Skoltech preencheu as lacunas conectando simuladores quânticos com computadores quânticos mais tradicionais, descobrindo um novo modelo universal de computação quântica, o modelo variacional. O documento foi publicado como uma letra na revista Physical Review A . O trabalho entrou na lista de Sugestões dos Editores.

Um simulador quântico é construído para compartilhar propriedades com um sistema quântico alvo que desejamos entender. Os primeiros simuladores quânticos eram 'dedicados' - o que significa que não podiam ser programados, ajustados ou ajustados e, portanto, podiam imitar um ou poucos sistemas-alvo. Simuladores quânticos modernos permitem algum controle sobre suas configurações, oferecendo mais possibilidades.

Em contraste com os simuladores quânticos, o computador quântico há muito prometido é um sistema quântico totalmente programável. Embora a construção de um processador quântico totalmente programável permaneça difícil, processadores quânticos barulhentos que podem executar programas quânticos curtos e oferecem programação limitada estão agora disponíveis nos principais laboratórios em todo o mundo. Esses processadores quânticos estão mais próximos dos simuladores quânticos mais estabelecidos.

Apesar dos protótipos dos processadores quânticos de hoje sofrerem de ruído e falta geral de controlabilidade, vimos demonstrações incríveis da supremacia computacional quântica do Google e também de cientistas na China. A supremacia computacional quântica mostra que os processadores quânticos podem realizar certas tarefas dramaticamente mais rápido do que até mesmo os maiores supercomputadores do mundo.

A supremacia computacional quântica foi alcançada usando apenas uma programabilidade limitada: um programa quântico curto e fixo, ou circuito, pode ser ajustado, seguido por medições quânticas simplistas. Pesquisadores de todo o mundo estão questionando até que ponto essa abordagem simplista pode ser levada a aplicações que são mais práticas do que a supremacia quântica.

"Quando um simulador quântico se torna um computador quântico? Os processadores quânticos do Google e de outros lugares costumam ser descritos como" situados em algum lugar entre um simulador quântico dedicado e um computador quântico programável ". A abordagem ad hoc usada pelo Google e outros foi para ajustar variacional um circuito quântico para minimizar uma função de custo calculada classicamente. Esta abordagem acaba por representar um modelo universal de computação quântica, o que significa que um simulador quântico só precisa de controle adicional limitado para executar algoritmos quânticos gerais ", observa o professor associado da Skoltech, Jacob Biamonte.

Biamonte, que dirige o Laboratório de Processamento de Informação Quântica, provou, como os editores da nota do jornal, "que a abordagem variacional contemporânea para algoritmos aprimorados quânticos permite um modelo universal de computação quântica." Os editores continuaram afirmando: "Isso traz os recursos necessários para a computação quântica universal mais próximos dos processadores quânticos contemporâneos."

"O estudo preenche a lacuna entre um simulador quântico programável e um computador quântico universal. A análise forneceu um novo meio para implementar algoritmos quânticos usando uma abordagem variacional", diz Biamonte.

 

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