Resultados | printF

printf: Quais são os resultados mais concretos que temos atualmente?

Michele: Os avanços na compreensão das bases de informação quântica talvez sejam muito técnicos e não são fáceis de explicar; por exemplo, uma famosa "hipótese de aditividade" foi refutada, mostrando que dois canais de comunicação quântica juntos podem, em algum sentido, comunicar mais do que a soma do que cada um pode se comunicar; ficou provado que os sistemas de demostração interativa quânticos têm o mesmo poder de sistemas de demonstração interativos clássicos (é difícil de explicar o significado disso - ele oferece muita orientação na compreensão do poder dos computadores quânticos).
As aplicações incluem avanços na simulação de sistemas de mecânica quântica. Por exemplo, como os físicos quânticos desenvolvem teorias para explicar os fenômenos físicos, com um computador clássico normalmente não é viável calcular de forma bruta as previsões da teoria física (e, assim, testar a teoria). Um computador quântico poderia, por exemplo, testar teorias sobre as propriedades dos materiais ou teorias quânticas da gravidade, etc, de forma que não achamos que computadores clássicos podem.
Um computador quântico pequeno poderia servir como um transmissor em uma rede global de comunicação quântica ou como parte de uma rede terrestre ou em um satélite de comunicação com estações na terra e em outros satélites.
Outras aplicações incluem acelerar uma ampla gama de problemas de otimização, tais como agendar ou otimizar o layout de uma rede, etc.
Detecção Quântica e metrologia poderiam permitir medições aprimoradas, melhorando a imagem médica ou de detecção, melhorando a exploração de recursos (por exemplo, a exploração de petróleo), etc.
Temos um crescente número de implementações impressionantes de ferramentas e dispositivos quânticos. Por exemplo, agora têm se ferramentas para medir as propriedades dos elétrons individuais, o que antes não era possível. As pessoas têm controlado até 14 íons em uma armadilha. Implementaram várias rodadas de correção de erro quântico. Têm se controlado até 12 rotações nucleares usando ressonância magnética. Podemos controlar vários "qubits supercondutores" em um chip e interagir uns com os outros; esses são sistemas sintéticos quânticos com grandes chances de expansão para sistemas maiores. Muitos outros sistemas quânticos também estão sendo desenvolvidos, onde os qubits podem ser controlados e interagirem com outros.

Teletransportador Quântico

Podemos preparar e medir partículas individuais de luz, e pares emaranhados de tais partículas, com maior confiabilidade e precisão. Conseguiram comunicar partículas quânticas até cerca de 200 km. Vários programas ao redor do mundo estão buscando implementar canais de comunicação quântica entre as estações terrestres e satélites. Há tantos outros exemplos de incríveis marcos experimentais nos últimos 12 meses, e a intensidade parece estar aumentando. É um momento muito emocionante!

Resposta Original:

-the deep advances in understanding the foundations of quantum information are perhaps very technical and not so easy to explain (e.g. a famous “additivity conjecture” was disproved, showing that two quantum communication channels together can in some sense communicate more than the sum of what each can communicate; it was proved that quantum interactive proof systems have the same power as classical interactive proof systems (it’s hard to explain the significance of this – it provides deep guidance in understanding the power of quantum computers). The applications include advances in simulating quantum mechanical systems. For example, as physicists develop quantum theories to explain physical phenomena, with a classical computer it is typically not feasible to brute-force calculates the predictions of the physical theory (and thereby test the theory).
A quantum computer could e.g. test theories about the properties of materials or quantum theories of gravity, etc, in ways that we don’t think classical computers can.
A small quantum computer could serve as a relay in a global quantum communication network, either as part of a ground network or on a satellite communicating with stations on earth and other satellites.
Other applications include speeding up a wide range of optimization problems, such as scheduling or optimizing the layout of a network, etc.
Quantum sensing and metrology could enable enhanced measurements, improving medical imaging or detection, improving resource exploration (e.g. oil exploration), etc.
We have a growing number of impressive implementations of quantum tools and devices. E.g. they now have tools for measuring the properties of single electrons, which previously we couldn’t do. People have controlled as many as 14 ions in a trap. They have implemented several rounds of quantum error correction. They have controlled as many as 12 nuclear spins using magnetic resonance. They can control several “superconducting qubits” on a chip and interact that with each other; these are very synthetic quantum systems with great promise for scaling up to larger systems. Many other quantum systems are also being developed where qubits can be controlled and can interact with other qubits.
They can prepare and measure single particles of light, and entangled pairs of such particles, with greater and greater reliability and precision. They have communicated quantum particles up to roughly 200km. Several programs around the world are seeking to implement quantum communication channels between the ground stations and satellites. There are so many other examples of amazing experimental milestones in the last 12 months alone, and the intensity appears to be increasing. It’s a very exciting time!

printf: Existe alguma barreira prática para a Computação Quântica funcionar?

Michele: Enquanto as leis da física nos dizem que a construção de computadores quânticos é possível, elas não nos dizem como. Quando o poder de um computador quântico foi descoberto, tínhamos apenas algumas ferramentas quânticas capazes de manipular informações de um modo quântico. Imagine tentar construir os computadores de hoje com as ferramentas disponíveis de 100 anos atrás!
Estamos construindo um conjunto de ferramentas quânticas, e melhorando continuamente a precisão destas ferramentas. Precisamos ter precisão suficiente para atingir os limites de qualidade que permitam as nossas teorias de correção de erros tolerante a falhas quânticas para suprimir os erros e imprecisões, e permitir cálculos significativos. Isso é muito difícil, mas nós continuamos a chegar mais e mais perto.

Resposta Original:

While the laws of physics tell us that building quantum computers should be possible, they don’t tell us how to do it. When the power of a quantum computer was discovered, we only had a few quantum tools capable of manipulating information in a quantum way. Imagine trying to build today’s computers with the tools available 100 years ago!
We are building up a suite of quantum tools, and continually improving the precision of these tools. We need to achieve sufficient precision in order to meet the quality thresholds that will enable our theories of fault-tolerant quantum error correction to suppress the errors and imprecision and enable meaningful computations. This is very hard, but we continue to get closer and closer.