Amostragem de bósons pode demonstrar a supremacia quântica

A tendência de duas ou mais partículas quânticas se agruparem no mesmo estado quântico é chamada bunching (agrupamento em inglês). Circuitos óticos vêm sendo construidos com número crescente de fótons que, como bósons indistinguíveis, apresentam o fenômeno de bunching. Estima-se que um circuito com cerca de 30 fótons possa servir de plataforma para realização de operações em um computador quântico com vantagens sobre o clássico, demonstrando a chamada supremacia quântica (ainda não confirmada na prática).

Não se trata de uma realização trivial, sobretudo pelo nível de complexidade envolvido no projeto desses dispositivos. Contudo, nos últimos anos, surgiram algumas abordagens que podem levar a uma simplificação significativa, tornando o objetivo final possível. Dentre elas, uma das mais interessantes é conhecida pelo nome boson-sampling, ou amostragem de bósons que permitiria a realização de algumas tarefas com eficiência superior ao clássico, embora não constitua um computador quântico universal. Ou seja, a amostragem de bósons e seus efeitos de bunching podem viabilizar um modelo simplificado para um computador quântico capaz de demonstrar a supremacia quântica.

Um avanço importante no sentido dessa abordagem foi realizado por Valery Shchesnovich, do Centro de Ciências Naturais e Humanas da Universidade Federal do ABC, em Santo André (SP).

Em artigo publicado na "Physical Review Letters" em 22 de março, o pesquisador realiza uma análise matemática que demonstra que bósons idênticos mostram uma propriedade generalizada de agrupamento (bunching) em redes lineares. O protocolo desenvolvido pode tornar mais simples os processos de computação em versões padrão de boson-sampling. O trabalho analisa ainda o caso de anti-bunching em férmions e determina o efeito de distinguibilidade na proposta.

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