Cientistas constroem máquina para gerar superposição quântica de possíveis futuros

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang (Cingapura) e da Universidade Griffith (Austrália) construiu um protótipo de uma máquina capaz de gerar todos os futuros possíveis em uma superposição quântica simultânea.

Mile Gu, professor da Universidade Tecnológica de Nanyang que desenvolveu o algoritmo quântico que sustenta o protótipo, afirma que, quando pensamos sobre o futuro, somos confrontados por uma vasta gama de possibilidades que crescem exponencialmente.

“Por exemplo, mesmo se tivermos apenas duas possibilidades para escolher entre a cada minuto, em menos de meia hora haverá 14 milhões de futuros possíveis. Em menos de um dia, o número excede o número de átomos no universo”, explica.

O que ele e seu grupo de pesquisa perceberam, no entanto, é que um computador quântico pode examinar todos esses futuros possíveis colocando-os em uma superposição quântica. Mas como?

Os pesquisadores de Cingapura decidiram unir forças com um grupo experimental liderado pelo professor Geoff Pryde da Universidade Griffith. Juntos, os cientistas criaram um processador de informação quântica fotônico no qual os possíveis resultados futuros de um processo de decisão são representados pelas localizações de fótons (partículas quânticas de luz).

O estado do dispositivo quântico é uma superposição de múltiplos futuros potenciais, ponderados pela sua probabilidade de ocorrência.

“O funcionamento deste dispositivo é inspirado pelo ganhador do Prêmio Nobel Richard Feynman. Ele notou que, quando uma partícula viaja do ponto A para o ponto B, não segue necessariamente um único caminho. Em vez disso, ela cruza simultaneamente todos os caminhos possíveis que conectam os pontos. Nosso trabalho amplia esse fenômeno para modelar futuros estatísticos”, esclarece o Dr. Jayne Thompson, membro da equipe.

Uma característica fundamental do processador fotônico é que ele cria uma superposição quântica de todas as possíveis trajetórias futuras nas quais o sistema pode evoluir. Essa superposição permite aos pesquisadores introduzir e demonstrar a ideia de comparar futuros estatísticos de dois processos clássicos via interferência quântica.

A máquina já demonstrou uma aplicação, medindo o quanto o viés em relação a uma escolha específica no presente impacta o futuro. “Nossa abordagem é sintetizar uma superposição quântica de todos os futuros possíveis para cada viés”, explica Farzad Ghafari, membro da equipe da Austrália. “Ao interferirmos nessas superposições, podemos evitar completamente olhar para cada possível futuro individualmente”.

Como muitos algoritmos atuais de inteligência artificial aprendem ao observar como pequenas mudanças em seu comportamento podem levar a diferentes resultados futuros, as técnicas deste estudo podem permitir que IAs aprimoradas aprendam o efeito de suas ações com muito mais eficiência.

O protótipo atual simula no máximo 16 futuros simultaneamente, mas o algoritmo quântico subjacente pode, em princípio, ser escalado de forma ilimitada. O artigo sobre as descobertas foi publicado na revista científica Nature Communications.

É isso que torna o campo tão empolgante”, conta Pryde. “Assim como poucos imaginavam os muitos usos dos computadores clássicos nos anos 1960, ainda estamos no escuro sobre o que os computadores quânticos podem fazer. Cada descoberta de um novo aplicativo fornece mais um ímpeto para o seu desenvolvimento tecnológico”.

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