Num feito que especialistas classificam como o 'santo graal' da computação quântica, investigadores demonstraram finalmente uma aceleração exponencial incondicional em relação aos computadores clássicos, cumprindo uma promessa teórica que até agora existia apenas no papel.
A descoberta foi alcançada por uma equipa liderada por Daniel Lidar, professor de engenharia na USC e especialista em correção de erros quânticos, em colaboração com investigadores da USC e da Universidade Johns Hopkins. Utilizando dois dos processadores quânticos Eagle de 127 qubits da IBM, operados remotamente através da cloud, os investigadores abordaram uma variação do 'problema de Simon' — um desafio matemático relacionado com a identificação de padrões ocultos e considerado precursor do algoritmo de factorização de Shor.
"Já existiram demonstrações de acelerações mais modestas, como acelerações polinomiais", explica Lidar, "mas uma aceleração exponencial é o tipo mais dramático de avanço que esperamos ver nos computadores quânticos."
O que torna este feito particularmente significativo é o facto de a aceleração ser "incondicional", ou seja, não depende de pressupostos não comprovados sobre algoritmos clássicos. Reclamações anteriores de vantagem quântica exigiam assumir que não existia um algoritmo clássico melhor para comparação. A diferença de desempenho demonstrada nesta investigação praticamente duplica a cada variável adicional, criando uma vantagem intransponível à medida que a complexidade do problema aumenta.
A equipa superou o maior desafio da computação quântica — o ruído e os erros — aplicando várias técnicas sofisticadas, incluindo o "desacoplamento dinâmico", que utiliza sequências de impulsos cuidadosamente desenhadas para isolar os qubits do seu ambiente ruidoso. Este método teve o impacto mais marcante na demonstração da aceleração quântica.
Embora Lidar alerte que "este resultado não tem aplicações práticas além de ganhar jogos de adivinhação" e que ainda há muito trabalho a fazer até que os computadores quânticos resolvam problemas do mundo real, o feito estabelece de forma inequívoca que os computadores quânticos podem cumprir a sua promessa teórica. A investigação aponta para um futuro em que a computação quântica poderá revolucionar áreas como inteligência artificial, criptografia, descoberta de medicamentos e ciência dos materiais, ao abordar problemas computacionais até agora intratáveis.