A versão original de esta história apareceu em Quanta revista.
Para cientistas da computação, resolver problemas é um pouco como montanhismo. Primeiro, eles devem escolher um problema para resolver – akin para identificar um pico para escalar – e então eles devem desenvolver uma estratégia para resolvê -lo. Pesquisadores clássicos e quânticos competem usando estratégias diferentes, com uma rivalidade saudável entre os dois. Os pesquisadores quânticos relatam uma maneira rápida de resolver um problema – geralmente escalando um pico que ninguém pensou que vale a pena escalar – depois as equipes clássicas correm para ver se conseguem encontrar uma maneira melhor.
Esse concurso quase sempre termina como um vínculo virtual: quando os pesquisadores pensam que criaram um algoritmo quântico que funciona mais rápido ou melhor do que qualquer outra coisa, os pesquisadores clássicos geralmente apresentam um que o igual a. Na semana passada, uma suposta velocidade quântica, publicada na revista Ciênciafoi recebido com ceticismo imediato de dois grupos separados que mostraram como realizar semelhante cálculos em máquinas clássicas.
Mas em um artigo publicado no site de pré -impressão científico arxiv.org no ano passado, os pesquisadores descreveram o que parece ser uma aceleração quântica que é convincente e útil. Os pesquisadores descreveram um novo algoritmo quântico que funciona mais rapidamente do que todos os clássicos conhecidos para encontrar boas soluções para uma ampla classe de problemas de otimização (que procuram a melhor solução possível entre um enorme número de opções).
Até agora, nenhum algoritmo clássico destronou o novo algoritmo, conhecido como interferometria quântica decodificada (DQI). É “um avanço em algoritmos quânticos”, disse Faculdadeum matemático na Universidade de Reichman e um cético proeminente da computação quântica. Relatórios de algoritmos quânticos deixam os pesquisadores empolgados, em parte porque podem esclarecer novas idéias sobre problemas difíceis e em parte porque, apesar de todo o burburinho em torno de máquinas quânticas, não está claro quais problemas realmente se beneficiarão deles. Um algoritmo quântico que supera todos os clássicos conhecidos nas tarefas de otimização representaria um grande passo à frente para aproveitar o potencial dos computadores quânticos.
“Estou entusiasmado com isso”, disse Ronald de Wolfum cientista teórico da computação da CWI, o Instituto Nacional de Pesquisa de Matemática e Ciência da Computação na Holanda, que não estava envolvido com o novo algoritmo. Mas, ao mesmo tempo, ele alertou que ainda é possível que os pesquisadores encontrem um algoritmo clássico que o faça. E devido à falta de hardware quântico, ainda demorará um tempo até que eles possam testar o novo algoritmo empiricamente.
O algoritmo pode inspirar novos trabalhos no lado clássico, de acordo com Ewin Tangum cientista da computação da Universidade da Califórnia, Berkeley, que ganhou destaque quando adolescente por Criando algoritmos clássicos que combinam com os quânticos. As novas alegações “são interessantes o suficiente para que eu diga às pessoas de algoritmos clássicos:” Ei, você deve olhar para este artigo e trabalhar com esse problema “, disse ela.
O melhor caminho a seguir?
Quando os algoritmos clássicos e quânticos competem, eles geralmente o fazem no campo de batalha da otimização, um campo focado em encontrar as melhores opções para resolver um problema espinhoso. Os pesquisadores geralmente se concentram em problemas nos quais o número de soluções possíveis explode à medida que o problema aumenta. Qual é a melhor maneira de um caminhão de entrega visitar 10 cidades em três dias? Como você deve embalar as parcelas nas costas? Métodos clássicos para resolver esses problemas, que geralmente envolvem agitação através de possíveis soluções de maneiras inteligentes, rapidamente se tornam insustentáveis.
O problema de otimização específico que o DQI tackles é aproximadamente: você recebe uma coleção de pontos em uma folha de papel. Você precisa criar uma função matemática que passa por esses pontos. Especificamente, sua função deve ser um polinômio-uma combinação de variáveis elevadas a expoentes de número inteiro e multiplicado por coeficientes. Mas não pode ser muito complicado, o que significa que os poderes não podem ficar muito altos. Isso oferece uma linha curva que se agita para cima e para baixo à medida que se move pela página. Seu trabalho é encontrar a linha Wiggly que toca mais pontos.
As variações desse problema aparecem de várias formas em toda a ciência da computação, especialmente na codificação e criptografia de erros – os campos focados em codificação com segurança e precisão, à medida que são transmitidos. Os pesquisadores do DQI reconheceram, basicamente, que plotar uma linha melhor é semelhante a mudar uma mensagem codificada barulhenta mais próxima de seu significado preciso.