Pesquisadores quânticos da Universidade de Bristol reduziram drasticamente o tempo para simular um computador quântico óptico, com uma aceleração de cerca de um bilhão em relação às abordagens anteriores.
Os computadores quânticos prometem acelerações exponenciais para certos problemas, com aplicações potenciais em áreas desde a descoberta de medicamentos até novos materiais para baterias. Mas a computação quântica ainda está em seus estágios iniciais, então esses são objetivos de longo prazo. No entanto, existem marcos intermediários emocionantes na jornada para a construção de um dispositivo útil. Uma que atualmente recebe muita atenção é a “vantagem quântica”, onde um computador quântico executa uma tarefa além das capacidades dos supercomputadores mais poderosos do mundo.
O trabalho experimental da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) foi o primeiro a reivindicar vantagem quântica usando fótons – partículas de luz, em um protocolo chamado “Gaussian Boson Sampling” (GBS). O artigo afirmava que o experimento, realizado em 200 segundos, levaria 600 milhões de anos para ser simulado no maior supercomputador do mundo.
Aceitando o desafio, uma equipe dos Laboratórios de Tecnologia de Engenharia Quântica da Universidade de Bristol (QET Labs), em colaboração com pesquisadores do Imperial College London e da Hewlett Packard Enterprise, reduziram esse tempo de simulação para apenas alguns meses, um fator de aceleração de cerca de um bilhão.
Seu artigo “The boundary for quantum vantage in Gaussian boson sampling”, publicado hoje na revista Science Advances, chega em um momento em que outras abordagens experimentais que reivindicam vantagem quântica, como a da equipe de computação quântica do Google, também estão levando a melhorias clássicas. algoritmos para simular esses experimentos.
Conjunta primeiro autor Jake Bulmer, Ph.D. estudante em QET Labs, disse: “Há uma corrida emocionante acontecendo onde, por um lado, os pesquisadores estão tentando construir sistemas de computação quântica cada vez mais complexos que eles afirmam não pode ser simulado por computadores convencionais. Ao mesmo tempo, pesquisadores como nós estão melhorando os métodos de simulação para que possamos simular essas máquinas supostamente impossíveis!”
“À medida que os pesquisadores desenvolvem experimentos em maior escala, eles procurarão reivindicar vantagens quânticas em relação às simulações clássicas. Nossos resultados fornecerão um ponto de comparação essencial para estabelecer o poder computacional de futuros experimentos GBS”, disse o primeiro autor conjunto, Bryn. Bell, Marie Curie Research Fellow no Imperial College London, agora Engenheiro Quântico Sênior na Oxford Quantum Circuits.
Os métodos da equipe não exploram nenhum erro no experimento e, portanto, o próximo passo da pesquisa é combinar seus novos métodos com técnicas que exploram as imperfeições do experimento do mundo real. Isso aceleraria ainda mais o tempo de simulação e construiria uma maior compreensão de quais áreas precisam de melhorias.
“Esses experimentos de vantagem quântica representam uma tremenda conquista da física e da engenharia. Como pesquisador, é emocionante contribuir para a compreensão de onde surge a complexidade computacional desses experimentos. Ficamos surpresos com a magnitude das melhorias que alcançamos – é não é sempre que você pode afirmar que encontrou uma melhoria de um bilhão de vezes!” disse Jake Bulmer.
Anthony Laing, codiretor do QET Labs e autor do trabalho, disse: “À medida que desenvolvemos tecnologias de computação quântica mais sofisticadas, esse tipo de trabalho é vital. resolver problemas de energia limpa e saúde que afetam a todos nós. O trabalho é um ótimo exemplo de trabalho em equipe e colaboração entre pesquisadores do Quantum Computing and Simulation Hub do Reino Unido e da Hewlett Packard Enterprise.”
Publicado em 27/01/2022 16h35
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