Estudo teoriza solução de problema central da computação quântica

Um novo estudo publicado por uma equipe de cientistas de computação mostra como, na teoria,  computadores quânticos são capazes de verificar rapidamente uma solução para um problema conhecido como “halting problem” (problema de parada, em tradução livre).

O novo resultado, que ainda aguarda revisão de pares acadêmicos, vem do abstrato universo da teoria da ciência da computação, em que os computadores são examinados por modelos matemáticos. Neste campo, os cientistas podem descrever computadores de poder ilimitado com definições rabiscadas no papel.

“Você não está estudando esses [computadores] para construir alguma coisa”, disse Thomas Vidick, um dos coautores do estudo e professor do Instituto de Tecnologia da Califórnia, ao site canadense Vice.

Em vez disso, os pesquisadores teorizam sobre computadores quânticos para entender a complexidade dos problemas que eles poderiam resolver. “Problemas que são tão difíceis que você acaba deixando de tentar e passa a se concentrar em diferentes maneiras de verificar a sua solução”, explica Vidick.

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‘Halting Problem’ é o problema em determinar se um programa em execução deixará de funcionar, ou será executado para sempre. O programa, no entanto, deve ter um comprimento finito de aproximadamente 100 linhas de código.

A questão remete ao pai da computação Alan Turing. Em 1936, ele afirmou não existir algoritmos capazes de resolver o problema de parada.

Se um computador simplesmente assiste a um programa funcionar por um período de tempo, então o computador vai, eventualmente, determinar se o programa encerrará a execução, sendo impossível saber se o programa poderia funcionar infinitamente.

O estudo mostra, no entanto, que até um simples computador poderia – teoricamente- verificar de forma rápida o problema de parada se conectado a dois computadores quânticos. Neste caso, os computadores funcionariam mesmo se programa não parar por, digamos, dez vezes a idade do universo.

“Há um consenso nos últimos 100 anos, desde Turing, que não é possível resolver o problema de parada. Mas, se nós sabemos que ele é irresolúvel, por que deveríamos esperar que é possível alguém nos convencer que resolveu o problema? ”, disse o professor da Universidade de Toronto e coautor do projeto, Henry Yuen, ao Motherboard. 

Na teoria dos pesquisadores, os computadores quânticos conservam um poder quase infinito, logo não é nenhuma surpresa que eles sejam capazes de resolver o problema de parada. Mas se a solução deles leva todo esse tempo e espaço do universo, como eles provam isso para você? 

O que permitiu os resultados do estudo é um fenômeno chamado emaranhamento quântico: cada computador quântico contém partículas subatômicas que estão enredadas com partículas no outro computador. Quando se encontram neste estado, as partículas compartilham informações, mesmo que os objetos possam estar espacialmente separados por milhões de anos-luz.

O fenômeno ainda oferece um profundo recurso de comunicação entre um computador simples e dois computadores quânticos. O computador simples troca perguntas e respostas com os poderosos computadores quânticos para verificar a solução.Estas perguntas e respostas envolvem medições em partículas enredadas presentes em ambos. Assim, as medições em partículas em um computador revelam informações sobre as partículas enredadas no outro computador, permitindo uma maior transferência de conhecimento.

Fonte: Vice

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