A versão original de esta história apareceu em Revista Quanta.
Não é fácil estudar sistemas quânticos – coleções de partículas que seguem as regras contra-intuitivas da mecânica quântica. Princípio da incerteza de Heisenberguma pedra angular da teoria quântica, diz que é impossível medir simultaneamente a posição exata e a velocidade de uma partícula – informação muito importante para entender o que está acontecendo.
Para estudar, digamos, uma coleção específica de elétrons, os pesquisadores precisam ser espertos. Eles podem pegar uma caixa de elétrons, cutucá-la de várias maneiras e depois tirar uma foto de sua aparência no final. Ao fazer isso, eles esperam reconstruir a dinâmica quântica interna em funcionamento.
Mas há um problema: eles não conseguem medir todas as propriedades do sistema ao mesmo tempo. Então eles iteram. Eles começarão com seu sistema, cutucarão e depois medirão. Então eles farão isso de novo. A cada iteração, eles medirão algum novo conjunto de propriedades. Crie juntos snapshots suficientes e aprendizado de máquina algoritmos podem ajudar a reconstruir todas as propriedades do sistema original – ou pelo menos chegar bem perto disso.
Este é um processo tedioso. Mas, em teoria, computadores quânticos poderia ajudar. Estas máquinas, que funcionam de acordo com regras quânticas, têm potencial para ser muito melhores do que os computadores comuns na modelação do funcionamento de sistemas quânticos. Eles também podem armazenar informações não na memória binária clássica, mas em uma forma mais complexa chamada memória quântica. Isso permite descrições de partículas muito mais ricas e precisas. Isso também significa que o computador poderia manter múltiplas cópias de um estado quântico em sua memória de trabalho.
Há alguns anos, uma equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia demonstrado que certos algoritmos que usam memória quântica exigem exponencialmente menos instantâneos do que algoritmos que não a usam. O método deles foi um grande avanço, mas exigiu uma quantidade relativamente grande de memória quântica.
Isso é um obstáculo, porque, na prática, é difícil encontrar memória quântica. Um computador quântico é feito de bits quânticos interconectados chamados qubits, e qubits podem ser usados para computação ou memória, mas não ambos.
Agora, duas equipes independentes descobriram maneiras de sobreviver com muito menos memória quântica. No primeiro papel, Sitan Chenum cientista da computação da Universidade de Harvard, e seus co-autores mostraram que apenas duas cópias do estado quântico poderiam reduzir exponencialmente o número de vezes que você precisa tirar um instantâneo do seu sistema quântico. A memória quântica, em outras palavras, quase sempre vale o investimento.
