Todo o discurso dos computadores quânticos é que os estranhos princípios da mecânica quântica permitem que eles superem exponencialmente seus equivalentes clássicos. Mas e se o próprio fundamento desta afirmação estiver errado?
Num artigo recente publicado em Anais da Academia Nacional de CiênciasTim Palmer, físico da Universidade de Oxford, no Reino Unido, propõe um ligeiro ajuste na matemática subjacente da teoria quântica. A estrutura, apelidada de “Mecânica Quântica Racional”, colocaria efetivamente um limite superior na capacidade do hardware quântico.
Se validado, isso significa que a capacidade quântica não crescerá infinitamente. Posteriormente, isso amortece qualquer excitação – ou medo – que derivamos do seu potencial. Por exemplo, eles não serão uma ameaça tão grande para Criptosistemas RSAo algoritmo de proteção usado para armazenar a maioria dos dados hoje, apesar inúmeras reivindicações que os computadores quânticos podem quebrá-los.
Intenções ambiciosas
Mas tudo isso é um grande “se”. Por um lado, a mecânica quântica é uma das teorias de maior sucesso na história da ciência. Claro, ainda há muito que não entendemos sobre o mundo quântico, mas é um movimento ambicioso sugerir que a teoria precisa de alguns ajustes.
Palmer concorda, mas ainda acredita que alguns aspectos matemáticos podem ser revisados para melhor representar a realidade. Além do mais, sua ideia poderá ser testável com as tecnologias quânticas existentes nos próximos cinco anos.
Especificamente, Palmer concentra-se em um conceito chamado espaço de Hilbert – o espaço vetorial padrão usado para calcular a maioria dos sistemas quânticos. Comparada à física clássica, a mecânica quântica é “mais vitalmente dependente do continuum de números reais…[but] a natureza abomina um continuum”, explicou Palmer em um declaração.
Aqui está o plano
Na mecânica quântica convencional, o número de dimensões num espaço de Hilbert cresce exponencialmente com o número de qubits. De acordo com uma coluna do Insider Quânticoesta “escala exponencial é crítica para o cumprimento da promessa da computação quântica, permitindo algoritmos como o método de Shor para fatorar grandes números muito mais rápido do que as máquinas clássicas”.
A sugestão de Palmer é a seguinte: Para fins práticos, o espaço físico se assemelha mais a uma coleção de elementos discretos, não contínuos. A mecânica quântica “racional” subscreve esta visão do espaço geométrico e, como resultado, o conteúdo da informação no estado quântico cresce linearmente com o número de qubits.
“Acima de um número crítico de qubits emaranhados, simplesmente não há informação suficiente no estado quântico para alocar nem mesmo um bit de informação para cada dimensão do espaço de Hilbert”, explicou Palmer. “Quando isso acontecer, os algoritmos quânticos que utilizam todo o espaço de Hilbert deixarão de ter uma vantagem quântica sobre os algoritmos clássicos.”
Segundo o artigo, os computadores quânticos perderão sua vantagem quando o sistema exceder aproximadamente 1.000 qubits. Um grande ponto de venda dos computadores quânticos é que eles serão capazes de fatorar números extremamente grandes de uma forma que os computadores clássicos não conseguem. Essa capacidade de fatoração infinita é relevante para alegações de que os computadores quânticos poderiam quebrar o algoritmo RSA. Portanto, há um limite para quantos qubits os engenheiros podem colocar no computador quântico mais “poderoso” – depois de 1.000 qubits, o sistema irá funcionar muito antes de atingir a escala necessária. Caso você esteja se perguntando, esse limite está bem abaixo de um estimativa comum para o número de qubits necessários para quebrar o RSA: 4.099.
O ónus da prova
Embora seja uma proposta fascinante, a mecânica quântica racional permanece altamente especulativa. Só o tempo e o escrutínio dirão até que ponto – se é que poderá – esta proposta poderá mudar as coisas para melhor ou para pior. No artigo, Palmer propõe um teste experimental para emaranhar muitos qubits de acordo com um algoritmo específico e verificar se há sinais de degradação de desempenho.
Mais uma vez, a mecânica quântica continua a ser uma das teorias mais testadas empiricamente. Palmer está certo ao dizer que o espaço de Hilbert é mais uma “idealização”, como ele diz na declaração, mas também não houve nenhum experimento que indicasse o tipo de espaço físico discreto descrito por Palmer em sua proposta.
Pessoalmente, não quero desacreditar muito a nova ideia. Não é sensato presumir que algo é “impossível” quando coisas quânticas estão envolvidas. Mas grandes alegações exigem grandes evidências, e se algo desse tipo surgir desta teoria, eu seria o primeiro na fila para aprender mais.
