Físicos Desenvolvem Algoritmo para Realizar Cálculos Quânticos mais Eficientes

A computação quântica é uma das ferramentas mais poderosas disponíveis para a sociedade, com o potencial de resolver muitos dos problemas extremamente complexos que os computadores clássicos não podem lidar. No entanto, para alcançar os computadores quânticos mais poderosos, é necessário aumentar a eficiência.

Físicos quânticos da Universidade de Sussex estão abordando o problema de eficiência. Eles criaram um novo algoritmo que pode aumentar a velocidade da taxa de cálculos nos computadores quânticos atualmente em desenvolvimento. O algoritmo fornece uma nova maneira de rotear os íons em torno do computador quântico, o que aumenta a eficiência dos cálculos.

O ‘algoritmo de roteamento’ foi detalhado no artigo de pesquisa intitulado “Roteamento de Qubit Eficiente para um Computador Quântico de Íons Presos Conectado Globalmente”, que foi publicado na revista Tecnologias Quânticas Avançadas.

A equipe foi liderada pelo Professor Winfried Hensinger e incluiu Mark Webber, Dr. Steven Haerbert e Dr. Sebastian Weidt.

Hensinger e Webber recentemente lançaram sua própria empresa, Universal Quantum. Ela visa construir o primeiro computador quântico de grande escala, e vários investidores de tecnologia de alto nível expressaram interesse.

Algoritmo de Roteamento

O algoritmo de roteamento funciona regulando o tráfego em um computador quântico, tornando possível que os qubits sejam fisicamente transportados por longas distâncias. Isso permite que os qubits interajam com outros, e os dados são capazes de se mover eficientemente dentro do computador quântico sem congestionamentos.

Um dos aspectos fundamentais dos computadores quânticos é o qubit, ou qubits, que são usados para processar informações. A equipe primeiro analisou um computador quântico de ‘íons presos’, que consiste em microchips de silício com átomos carregados. Esses átomos carregados, ou íons, pairam acima da superfície do microchip, e são usados para armazenar dados. Cada íon é capaz de armazenar um qubit de informação.

Para realizar cálculos nesse tipo de computador quântico, os íons precisam ser movidos. O poder do computador quântico depende de quão rápido e eficientemente isso pode acontecer.

Supercondutores vs Íons Presos

Existem dois dispositivos principais usados no campo da computação quântica: dispositivos supercondutores e dispositivos de íons presos.

Dispositivos supercondutores são usados por algumas das grandes empresas, como IBM e Google (GOOGL ), enquanto os dispositivos de íons presos são usados pela equipe da Universidade de Sussex e outras empresas.

Computadores quânticos supercondutores dependem de qubits estacionários, e a maior parte do tempo eles só podem interagir com qubits que estão imediatamente adjacentes. Para que cálculos ocorram entre qubits que não estão diretamente adjacentes, é necessário haver comunicação por meio de uma cadeia de qubits adjacentes.

À medida que a informação se move de um qubit para o próximo e assim por diante, ela se torna mais corrompida quanto mais longa for a cadeia. Devido a isso, os computadores quânticos supercondutores são vistos pela equipe como tendo um poder computacional limitado.

Devido a essas limitações, a equipe optou por desenvolver um novo algoritmo de roteamento para a arquitetura de íons presos. O método atual para medir o poder computacional de computadores quânticos de curto prazo é ‘Volume Quântico’, que a equipe foi capaz de usar para comparar seu modelo com os supercondutores.

A equipe descobriu que seu modelo de íons presos foi mais consistente e performou melhor do que o dos qubits supercondutores, e isso foi devido ao seu algoritmo permitir que os qubits interajassem diretamente com mais qubits. Esse método resulta em um poder computacional esperado mais alto.

“Agora podemos prever o poder computacional dos computadores quânticos que estamos construindo. Nosso estudo indicou uma vantagem fundamental para os dispositivos de íons presos, e o novo algoritmo de roteamento permitirá que maximizemos o desempenho dos primeiros computadores quânticos”, disse Webber.

De acordo com Hensinger, “De fato, este trabalho é mais um passo em direção à construção de computadores quânticos práticos que possam resolver problemas do mundo real”.