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Perspectivas para supremacia quântica com Boston sampling

Processo: 18/24664-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de abril de 2019 - 31 de março de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
Pesquisador responsável:Valery Shchesnovich
Beneficiário:Valery Shchesnovich
Instituição-sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
Assunto(s):Redes ópticas 

Resumo

Porquanto a construção de computador universal quântico ainda parece ser objetivo de futuro distante, nos próximos anos podemos testemunhar construção de primeiro dispositivo que demonstrará superioridade computacional sobre computadores digitais em alguns tarefas específicas, i.e., a demonstração de ''supremacia quântica". Empreses de tecnologia, entre eles Google, Microsoft, IBM e outras, estão no caminho de construir tal dispositivo, alem de laboratórios de pesquisa em Universidades em mundo todo. Atingindo a supremacia quântica é considerado como prova de princípio de existência da superioridade computacional sobre computadores digitais de dispositivos que operam de acordo com as leis da mecânica quântica. Dai vem enorme importância colocada em \textit{demonstração experimental} da supremacia quântica. Como demonstração de supremacia quântica deve necessariamente envolver um sistema mesoscópico, (e.g., BosonSampling demanderia em torno de 50 fótons indistinguíveis, e o Google Bristlecone arquitectura usa 72 qubits em circuitos supecondutores), e como todas propostas desse tipo são para computação de amostragem (sampling) que não possibilitam correção de erros, de principio, ainda não é resolvido se imperfeições em dispositivos reais permitam tal supremacia em realidade. Pode acontecer que imperfeições inevitáveis em dispositivos quânticos abrem possibilidade de simulação digital eficiente, ou, equivalente, possibilitam emulação em um dispositivo cuja operação necessita apenas as leis da física validos no limite clássico. Assim, demonstração de supremacia quântica é \textit{um jogo de competição} entre dispositivos supostamente amparados com superioridade quântica e desempenho de algoritmos que tentam simular tais dispositivos e implementados em computadores digitais. Esses algoritmos podem aproveitar exatamente os inevitáveis erros e imperfeições em realização experimental desses dispositivos. Em termos desses erros, não é muito claro aonde passa exatamente a fronteira entre poder de computação superior quântico e comportamento predominantemente clássico em esses sistemas. Achar aonde passa essa fronteira é o alvo principal desse projeto. A proposta é estudar a transição quântico-clássica em sistemas mesoscópicos que representam a física por traz dos dispositivos propostos para supremacia quântica e achar condições que permitam simulação ou emulação clássica de tais dispositivos. Previamente achamos condições para a estabilidade de supremacia quântica com o BosonSampling, por isso o foco do projeto será essa proposta. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
SHCHESNOVICH, V. S. Noise in boson sampling and the threshold of efficient classical simulatability. Physical Review A, v. 100, n. 1 JUL 24 2019. Citações Web of Science: 0.

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