Inédito: Primeiro teste comparativo de computadores quânticos

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Simulação quântica de átomos

Em 2010, uma equipe da Austrália simulou uma molécula de hidrogênio (H2) em um sistema quântico pela primeira vez.

No ano passado, cientistas da IBM realizaram os primeiros cálculos quânticos de moléculas além do hidrogênio e do hélio.

Agora, uma equipe do Laboratório Nacional Oak Ridge, nos EUA, tornou-se a primeira a simular com sucesso um núcleo atômico usando um computador quântico.

E eles fizeram mais que isso.

Usando o software de código aberto pyQuil, uma biblioteca projetada para elaborar programas na linguagem de instrução quântica, Eugene Dumitrescu e seus colegas escreveram um código genérico que foi enviado primeiro para um simulador quântico e, depois, para os sistemas IBM QX5 e Rigetti 19Q, dois processadores quânticos que estão disponíveis aos pesquisadores pela internet.

Com isto, a equipe realizou o primeiro comparativo de computadores quânticos, comparando as taxas de erro e a confiabilidade dos dois sistemas.

 

Energia de ligação

O teste consistiu em simular nos dois processadores quânticos mais de 700.000 medições da energia de um deuteron, o estado nuclear de um próton e um nêutron. O deutério é um dos isótopos do hidrogênio que perdeu seu único elétron, o que o torna o núcleo atômico composto mais simples, um candidato ideal para essas primeiras simulações.

A partir dessas medições, a equipe extraiu a energia de ligação do deutério – a quantidade mínima de energia necessária para desmontá-lo em suas partículas subatômicas (próton e nêutron).

“Qubits são versões genéricas de sistemas quânticos de dois estados. Eles não têm propriedades de um nêutron ou próton para começar. Nós podemos mapear essas propriedades em qubits e usá-los para simular fenômenos específicos – neste caso, a energia de ligação,” detalhou o professor Pavel Lougovski, coordenador da equipe.

É claro que lidar com essa tecnologia emergente está muito longe da simplicidade de rodar um programa em um computador eletrônico.

“Esses sistemas são realmente suscetíveis ao ruído. Se partículas estão chegando e atingindo o computador quântico, isso pode de fato distorcer suas medições. Esses sistemas não são perfeitos, mas trabalhando com eles podemos obter uma melhor compreensão dos erros intrínsecos,” acrescentou o pesquisador Gustav Jansen.

Decepção quântica

No final dos testes, os resultados em dois e três qubits ficaram dentro de 2% e 3%, respectivamente, da resposta correta obtida em um computador clássico. Ou seja, não dá para falar em um ganhador nesse primeiro comparativo entre computadores quânticos.

Mesmo sabendo-se dos problemas de suscetibilidade dos processadores quânticos ao ruído, o resultado é claramente decepcionante. Mas é preciso ressaltar que estes processadores quânticos disponíveis pela internet não são o estado da arte e nem mesmo as melhores versões construídas pelas respectivas equipes – a IBM, por exemplo, já fala em lançar um computador quântico comercial a médio prazo.

De qualquer forma, este experimento tornou-se a primeira simulação quântica de um núcleo atômico, uma prova de princípio importante para simular núcleos mais pesados e mais complexos, com muito mais prótons e nêutrons.

A esperança é que hardware aprimorados permitam no futuro resolver problemas que não podem ser resolvidos pelos computadores clássicos – nem mesmo pelos supercomputadores. Cálculos quânticos de núcleos atômicos complexos podem, por exemplo, desvendar detalhes importantes sobre as propriedades da matéria, incluindo a formação dos elementos pesados, que se acredita serem formados no núcleo das estrelas, mas por processos ainda longe de serem compreendidos.

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João PedroDouglas CeronPedro SaintsJosimar LimaSamuel Rodrigues Recent comment authors
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Samuel Rodrigues
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esse tipo de noticia me deixa entusiasmado

Pedro Saints
Editor
Pedro Saints

também, materias desse tipo são muito legais

Josimar Lima
Membro

Imagino nosso reino com todas essas tecnologias será um céu!

Douglas Ceron
Editor

hidrogênio e do hélio. A base de praticamente tudo se fazendo presente nas tecnologias futuras. Estes esboços mostram que estamos no caminho. São as provas que qualquer mero mortal precisa para somar com seus entusiasmos de que algo realmente grandioso está se materializando diante de nossos olhos, de nossa realidade e de nossa concepção de viver.
Luz pra nós! Obrigado elo compartilhamento, mestre!

João Pedro
Membro

Algo grandioso está verdadeiramente próximo de acontecer. Estaremos todos juntos observando, se Deus quiser.

João Pedro
Membro

Eles se decepcionaram com o primeiro teste, mas com certeza vão se surpreender com a capacidade da “nova tecnologia”. Eles não perdem por esperar…