Novo projeto leva simuladores qunticos a um novo patamar

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/03/2024

Simuladores qunticos

Fsicos esto propondo uma nova arquitetura para um simulador quntico, um parente simplificado dos computadores qunticos que j vem mostrando seu valor ao permitir simular em laboratrio fenmenos qunticos diretamente – o que diferente e muito melhor do que simular esses fenmenos usando programas de computador.

A professora Natalia Chepiga, da Universidade de Tecnologia de Delft, nos Pases Baixos, desenvolveu um guia para dar um “upgrade” nessas mquinas, tornando-as capazes de simular sistemas qunticos ainda mais complexos.

Isso importante porque, assim como os atuais computadores qunticos s conseguem rodar programas muito simples, os simuladores qunticos ainda no conseguem lidar com muitas complexidades do mundo real.

“Um ingrediente chave de um simulador quntico til a possibilidade de control-lo ou manipul-lo. Imagine um carro sem volante. Ele s pode avanar, mas no pode virar. Seria ele til? Somente se voc precisar ir em uma direo especfica, caso contrrio a resposta ser ‘no!’.

“Se quisermos criar um computador quntico que seja capaz de descobrir novos fenmenos fsicos em um futuro prximo, precisamos construir um ‘volante’ para ajustar o que parece interessante. No meu artigo, eu proponho um protocolo que cria um simulador quntico totalmente controlvel,” disse Chepiga.

Simular novas dimenses

O que a pesquisadora chama de protocolo uma receita, um conjunto de ingredientes que um simulador quntico deve ter para ser ajustvel.

Na configurao convencional de um simulador quntico, os tomos de rubdio (Rb) ou csio (Cs) so direcionados por um nico laser. Como resultado, estas partculas absorvero eltrons e, assim, tornar-se-o mais energticas; no jargo da fsica, elas ficam excitadas. “Mostro que, se utilizarmos dois lasers com frequncias ou cores diferentes, excitando assim estes tomos para estados diferentes, poderemos sintonizar os simuladores qunticos para muitas configuraes diferentes,” explica Chepiga.

Em termos simples, o protocolo oferece a possibilidade de simular uma dimenso adicional. “Imagine que voc viu um cubo apenas como um esboo em um pedao de papel plano, mas agora voc tem um cubo 3D real que pode tocar, girar e explorar de diferentes maneiras,” detalhou Chepiga. “Teoricamente podemos adicionar ainda mais dimenses trazendo mais lasers.”

Simular reproduzindo a realidade

A expectativa que a receita permita levar os simuladores qunticos a um novo patamar.

“O comportamento coletivo de um sistema quntico com muitas partculas extremamente difcil de simular,” explicou Chepiga. “Alm de algumas dezenas de partculas, a modelagem com nosso computador normal ou supercomputador depende de aproximaes.”

Ao tentar levar em conta a interao de mais partculas, suas temperaturas e movimentos, a tarefa fica simplesmente fora do alcance mesmo dos supercomputadores mais potentes que se pode imaginar.

Por outro lado, em um simulador quntico voc pode simplesmente reproduzir um anlogo do sistema, deixando que a prpria mecnica quntica lhe mostre como a natureza se desenrola.

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