Os computadores quânticos historicamente exigiam grandes quantidades de espaço, mas um novo sistema permitirá que usuários domésticos acessem computadores quânticos através da nuvem.
Com informações de Live Science.
Os pesquisadores desenvolveram um novo paradigma de comunicação que permite conectar com segurança um PC a um computador quântico pela Internet.
Conhecida como “computação quântica cega”, a técnica usa um cabo de fibra óptica para conectar um computador quântico a um dispositivo de detecção de fótons e usa memória quântica – o equivalente à memória de computação convencional para computadores quânticos. Este dispositivo é conectado diretamente a um PC, que pode então realizar operações no computador quântico remotamente. Os detalhes foram descritos em um novo estudo publicado em 10 de abril na revista Physical Review Letters.
Os computadores quânticos oferecem um potencial de poder de processamento que supera em muito os computadores convencionais. Mas eles também são incrivelmente delicados e precisam ser resfriados até perto do zero absoluto para evitar interferências externas nos estados quânticos. Os computadores convencionais podem se conectar a servidores pela Internet para armazenar informações e acessar o poder de processamento. No entanto, existe sempre o risco de a informação ser interceptada.
Algumas empresas oferecem serviços de computação quântica através da nuvem, incluindo IBM e Amazon Web Services (AWS), embora os cientistas argumentem que estes não são 100% seguros ou escaláveis. Conectar um PC a um computador quântico usando o novo método, no entanto, poderia fornecer uma maneira para os usuários executarem um cálculo remotamente, mas manterem a estrutura oculta – ao mesmo tempo que permitiria a verificação do cálculo incorporando testes ocultos.
O computador quântico do estudo usou um dispositivo eletrônico chamado armadilha de íons. Usando potenciais elétricos, íons de cálcio e estrôncio com carga única (os qubits no computador quântico) foram capturados por campos eletrodinâmicos dentro da armadilha e depois resfriados para controlar os estados eletrônicos dos átomos e evitar que eles escapassem. Os fótons – que estabeleceram a ligação entre o computador quântico e o computador remoto – foram focalizados através de uma grande lente objetiva na fibra óptica e depois transmitidos ao usuário.
Na computação quântica cega, o usuário se conecta ao computador quântico pela Internet usando um dispositivo de detecção e reconfiguração de fótons para orientar os qubits do computador quântico. Portanto, a entrada, os algoritmos e a saída ficam efetivamente ocultos do computador quântico.
“Como o servidor não tem ideia dos dados que está processando, isso significa que podemos realizar testes nos computadores quânticos usando algoritmos onde já sabemos o resultado”, autor principal do estudo, Peter Drmota, assistente de pesquisa de pós-doutorado na Universidade de Oxford, disse ao Live Science. “Se entrelaçarmos essas rodadas de teste com nosso algoritmo real, poderemos ganhar confiança de que a computação real também retornará resultados válidos.”
O computador remoto e o computador quântico trocam informações continuamente durante a computação. Consequentemente, a memória quântica armazena os estados fotônicos por mais tempo do que o necessário anteriormente, devido à comunicação contínua. As transmissões entre o PC e o computador quântico também são criptografadas usando criptografia de bloco único – uma forma de criptografia altamente segura.
“O tráfego é distribuído por toda a computação, mas isso também traz desafios, que somos os primeiros a abordar no experimento”, disse Drmota. “Como leva tempo para a comunicação acontecer, precisamos armazenar as memórias quânticas por muito mais tempo do que era possível anteriormente. Em nosso experimento, tivemos tempos de coerência (o tempo que o qubit permanece vivo e não é corrompido) de até 10 segundos .”
Isso também promete um método altamente seguro de comunicação pela Internet. Na computação quântica, qualquer tentativa de copiar ou interceptar dados é detectada, pois qualquer observação causa o colapso da função de onda quântica e altera o estado da linha subjacente das partículas subatômicas. Consequentemente, se o servidor tentasse ver o que estava acontecendo, os dados seriam corrompidos.
Os cientistas acrescentaram que seu método é altamente escalável, ao contrário de experimentos anteriores baseados em plataformas fotônicas sem memória quântica, porque o sistema está configurado para evitar perdas de informações. No entanto, o escalonamento também exige a adição de qubits adicionais ao sistema e o controle das taxas de erro. Embora isso acrescente desafios, tais melhorias ocorreriam no computador quântico, sem exigir quaisquer alterações por parte do usuário remoto.
A computação quântica cega poderá tornar-se comercialmente disponível. Tudo o que seria necessário para permitir uma conexão segura com um computador quântico é um dispositivo de medição de polarização de fótons conectado a um computador, além de um link fotônico de alta fidelidade – como um cabo de fibra óptica.
