Os bits quânticos, ou qubits, exploram fenômenos físicos particulares como a superposição e o emaranhamento para processar simultaneamente muitas possibilidades. Essa capacidade lhes permite realizar cálculos exponencialmente mais rápidos do que os computadores clássicos para certas aplicações.
Visão conceitual de três computadores quânticos conectados entre si.
No entanto, Thomas Schuster do California Institute of Technology e sua equipe identificaram um problema específico que até mesmo os computadores quânticos têm dificuldade em resolver em um tempo razoável.
O problema em questão
No mundo quântico, a matéria pode existir em diferentes estados chamados fases, que se manifestam a temperaturas extremamente baixas próximas do zero absoluto. Essas fases são regidas pelas leis da mecânica quântica e apresentam propriedades surpreendentes, como as fases topológicas onde a matéria se organiza de acordo com padrões geométricos particulares.
Os pesquisadores explicam que a mecânica quântica revelou fases da matéria completamente novas, cuja identificação e caracterização apresentam um interesse fundamental para a física e as ciências da informação.
O estudo demonstra que o tempo de computação necessário para reconhecer essas fases aumenta de maneira exponencial com o alcance das correlações, uma medida que descreve a distância na qual as propriedades de um sistema quântico permanecem ligadas. Um problema que parece projetado para ser resolvido por um computador quântico.
No entanto, quando esse alcance ultrapassa certos valores, o tempo de computação se torna tão importante que a tarefa se torna praticamente impossível de resolver, mesmo para os computadores quânticos mais performantes. Essa dificuldade se aplica a uma ampla classe de fases quânticas.
Esses resultados mostram que certas propriedades fundamentais do Universo poderiam possuir limites intrínsecos no domínio computacional.
Os pesquisadores ressaltam que seu trabalho deve ser considerado como um estudo no pior dos casos: existem estados quânticos cuja fase é perfeitamente definida, mas impossível de reconhecer eficientemente por meios experimentais, convencionais como quânticos. Essa descoberta abre novas perspectivas sobre a própria natureza da observação física e suas limitações potenciais.