Em um feito que especialistas estão chamando de 'santo graal' da computação quântica, pesquisadores finalmente demonstraram uma aceleração exponencial incondicional em relação aos computadores clássicos, cumprindo uma promessa teórica que existia apenas no papel até agora.
A conquista veio de uma equipe liderada por Daniel Lidar, professor de engenharia na USC e especialista em correção de erros quânticos, que trabalhou com colaboradores da USC e da Universidade Johns Hopkins. Utilizando dois dos processadores quânticos Eagle de 127 qubits da IBM, operados remotamente via nuvem, os pesquisadores enfrentaram uma variação do 'problema de Simon' — um desafio matemático que envolve encontrar padrões ocultos e é considerado precursor do algoritmo de fatoração de Shor.
"Já houve demonstrações anteriores de acelerações mais modestas, como aceleração polinomial", explica Lidar, "mas uma aceleração exponencial é o tipo mais dramático de avanço que esperamos ver dos computadores quânticos."
O que torna essa realização particularmente significativa é que a aceleração é "incondicional", ou seja, não depende de suposições não comprovadas sobre algoritmos clássicos. Alegações anteriores de vantagem quântica exigiam assumir que não havia um algoritmo clássico melhor para comparação. A diferença de desempenho demonstrada nesta pesquisa praticamente dobra a cada variável adicional, criando uma vantagem intransponível à medida que a complexidade do problema aumenta.
A equipe superou o maior desafio da computação quântica — ruído e erros — aplicando diversas técnicas sofisticadas, incluindo o "desacoplamento dinâmico", que utiliza sequências de pulsos cuidadosamente projetadas para isolar os qubits de seu ambiente ruidoso. Esse método teve o impacto mais dramático na demonstração da aceleração quântica.
Embora Lidar ressalte que "este resultado não tem aplicações práticas além de vencer jogos de adivinhação" e que ainda há muito trabalho a ser feito antes que computadores quânticos resolvam problemas do mundo real, a conquista estabelece firmemente que computadores quânticos podem cumprir sua promessa teórica. A pesquisa aponta para um futuro em que a computação quântica poderá revolucionar áreas como inteligência artificial, criptografia, descoberta de medicamentos e ciência dos materiais ao enfrentar problemas computacionais anteriormente intratáveis.