Um roteiro para a direção futura da simulação quântica foi estabelecido em um artigo de coautoria na Universidade de Strathclyde.
Os computadores quânticos são dispositivos extremamente poderosos com capacidade de velocidade e cálculo que está muito além do alcance da computação clássica ou binária. Ao invés de um sistema binário de zeros e uns, ele opera por meio de superposições, que podem ser zeros, uns ou ambos ao mesmo tempo.
O desenvolvimento em constante evolução da computação quântica chegou ao ponto de ter uma vantagem sobre os computadores clássicos para um problema artificial. Poderia ter aplicações futuras em uma ampla gama de áreas. Uma classe de problemas promissora envolve a simulação de sistemas quânticos, com aplicações potenciais como desenvolvimento de materiais para baterias, catálise industrial e fixação de nitrogênio.
O artigo, publicado na Nature, explora possibilidades de curto e médio prazo para simulação quântica em plataformas analógicas e digitais para ajudar a avaliar o potencial dessa área. Foi co-escrito por pesquisadores de Strathclyde, Instituto Max Planck de Óptica Quântica, Universidade Ludwig Maximilians em Munique, Centro de Munique para Ciência e Tecnologia Quântica, Universidade de Innsbruck, Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica da Academia Austríaca. de Ciências e Microsoft Corporation.
O professor Andrew Daley, do Departamento de Física de Strathclyde, é o principal autor do artigo. Ele diz que “houve um grande progresso na simulação quântica analógica e digital nos últimos anos, e a simulação quântica é um dos campos mais promissores do processamento de informações quânticas. Já está bastante maduro, tanto em termos de desenvolvimento de algoritmos , e na disponibilidade de experimentos de simulação quântica analógica significativamente avançados internacionalmente.”
“Na história da computação, a computação analógica e digital clássica coexistiram por mais de meio século, com uma transição gradual para a computação digital, e esperamos que o mesmo aconteça com o surgimento da simulação quântica”.
“Como próximo passo no desenvolvimento dessa tecnologia, agora é importante discutir a “vantagem quântica prática”, o ponto em que os dispositivos quânticos resolverão problemas de interesse prático que não são tratáveis para supercomputadores tradicionais”.
“Muitas das aplicações de curto prazo mais promissoras dos computadores quânticos estão sob o guarda-chuva da simulação quântica: modelar as propriedades quânticas de partículas microscópicas que são diretamente relevantes para a compreensão da ciência moderna dos materiais, física de alta energia e química quântica”.
“A simulação quântica deve ser possível no futuro em computadores quânticos digitais tolerantes a falhas com mais flexibilidade e precisão, mas também já pode ser feita hoje para modelos específicos por meio de simuladores quânticos analógicos de propósito específico. Isso acontece de forma análoga ao estudo da aerodinâmica, que pode ser conduzida em um túnel de vento ou através de simulações em um computador digital. Onde a aerodinâmica geralmente usa um modelo em menor escala para entender algo grande, os simuladores quânticos analógicos geralmente usam um modelo em escala maior para entender algo ainda menor.”
“Os simuladores quânticos analógicos estão agora deixando de fornecer demonstrações qualitativas de fenômenos físicos para fornecer soluções quantitativas para problemas nativos. Um caminho particularmente interessante no curto prazo é o desenvolvimento de uma série de simuladores quânticos programáveis que hibridizam técnicas digitais e analógicas. potencial porque combina as melhores vantagens de ambos os lados, fazendo uso das operações analógicas nativas para produzir estados altamente emaranhados.”
Publicado em 02/08/2022 07h24
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