As tecnologias de comunicação e computação baseadas em quantum 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. Recentemente, computadores quânticos também são concebidos como nós em uma rede de dispositivos quânticos, onde as conexões são estabelecidas por meio 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 informações quânticas, surgem novos desafios teóricos, dado que é necessário estabelecer protocolos de tratamento de informação automatizados otimizados para trabalhar com dados quânticos, da mesma forma que as redes de comunicação atuais gerenciam as informações automaticamente.

Os pesquisadores da UAB tiveram que lidar com um desses desafios pela primeira vez:o problema com a classificação 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 grupos de sistemas quânticos preparados de forma idêntica.

O protocolo desenvolvido por pesquisadores da UAB mostra uma conexão natural com um caso de uso arquetípico de aprendizado de máquina clássico:agrupar amostras de dados de acordo com o fato de compartilharem uma distribuição de probabilidade subjacente comum. O problema é semelhante a 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. Contudo, ao contrário das ondas sonoras, identificar padrões em dados quânticos é muito mais desafiador, já que uma mera observação fornece apenas informações parciais e degrada irremediavelmente os dados no processo.

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

Esta proposta representa um novo passo em direção às redes de informação quântica, uma vez que estabelece um quadro teórico sólido sobre o que é fisicamente possível no campo da classificação e distribuição automatizada de informação quântica. A pesquisa foi publicada hoje na revista. Revisão Física 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.