Novo protocolo de classificação de dados quânticos nos aproxima de futura internet quântica

Publicado na Phys

As tecnologias de comunicação e computação baseadas em mecânica quântica prometem aplicações sem precedentes, como comunicações incondicionalmente seguras, sensores ultraprecisos e computadores quânticos capazes de resolver problemas específicos com um nível de eficiência impossível de alcançar pelos computadores clássicos. Nos últimos tempos, os computadores quânticos também têm sido vistos como nós em uma rede de dispositivos quânticos, onde as conexões são estabelecidas através de canais quânticos e os dados são sistemas quânticos que fluem através da rede, estabelecendo assim as bases para uma futura “internet quântica”.

Com o projeto dessas redes de informação quântica, surgem novos desafios teóricos, dado que é necessário estabelecer protocolos automatizados de tratamento de informações otimizados para trabalhar com dados quânticos, da mesma forma que as redes de comunicação atuais gerenciam automaticamente as informações.

Os pesquisadores da Universidade Autônoma de Barcelona (UAB) tiveram que lidar com um desses desafios pela primeira vez: o problema com a triagem de dados de uma rede de sistemas quânticos de acordo com o estado em que foram preparados. Os pesquisadores desenvolveram um procedimento ideal que pode identificar clusters de sistemas quânticos preparados de forma idêntica.

O protocolo desenvolvido pelos pesquisadores da UAB mostra uma conexão natural a um caso de uso arquetípico do aprendizado de máquina clássico: agrupamento de amostras de dados de acordo com o compartilhamento de uma distribuição de probabilidade subjacente comum. O problema é semelhante ao modo como um computador clássico discerne a origem de diferentes sons capturados simultaneamente por um microfone colocado na rua. O computador pode reconhecer padrões e discernir uma conversa, tráfego e um músico de rua. No entanto, ao contrário das ondas sonoras, identificar padrões em dados quânticos é muito mais desafiador, pois uma mera observação fornece apenas informações parciais e degrada irremediavelmente os dados no processo.

Os físicos da UAB também foram capazes de comparar os desempenhos dos protocolos clássico e quântico. De acordo com os pesquisadores, o novo protocolo supera de longe as estratégias clássicas, particularmente para grandes dados dimensionais.

Essa proposta representa um novo passo em direção às redes de informação quântica, dado que estabelece uma sólida estrutura teórica sobre o que é fisicamente possível no campo da classificação e distribuição automatizadas de informação quântica. A pesquisa foi publicada na revista Physical Review X e é de autoria de pesquisadores da Unidade de Fenômenos Quânticos e Informações do Departamento de Física da UAB, Gael Sentís, Àlex Monràs, Ramon Muñoz-Tàpia, Jon Calsamiglia e Emilio Bagan.

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