No domínio da computação quântica, os experimentos envolvendo circuitos quânticos complexos enfrentam o desafio de garantir sua precisão. Os simuladores quânticos vêm em socorro, fornecendo uma forma de emular esses circuitos, permitindo aos pesquisadores verificar a exatidão de seus experimentos. Porém, como confiar no próprio simulador quântico? Cientistas da China e da Áustria desenvolveram uma técnica para avaliar a confiabilidade de simulações quânticas comparando seus resultados com os de outros simuladores. Este método desempenha um papel vital na construção de confiança na precisão dos experimentos de computação quântica.

A computação quântica possui um imenso potencial devido à sua capacidade de resolver certos problemas muito mais rapidamente do que os computadores clássicos. No entanto, os sistemas quânticos são notoriamente frágeis, suscetíveis ao ruído ambiental e outros fatores que podem introduzir erros nos cálculos. Verificar a exatidão dos experimentos quânticos torna-se crucial, especialmente à medida que a complexidade dos circuitos quânticos aumenta.

Os simuladores quânticos, que são essencialmente sistemas quânticos controlados, oferecem um meio de simular o comportamento de circuitos quânticos e obter resultados que correspondam aos experimentos quânticos reais. Porém, mesmo esses simuladores podem ser afetados por imperfeições e erros.

A técnica recentemente desenvolvida, chamada “validação cruzada de simulações quânticas multi-qubit”, aborda esse problema. Envolve realizar o mesmo experimento quântico em vários simuladores quânticos diferentes e depois comparar os resultados. Essa comparação permite aos pesquisadores identificar inconsistências e ganhar confiança na precisão dos resultados da simulação quântica.

“Nosso trabalho fornece uma ferramenta poderosa para a verificação de experimentos quânticos”, explica Zhi-Cheng Yang, coautor do estudo. “Ao empregar vários simuladores quânticos e comparar seus resultados, podemos alcançar um nível mais alto de confiança na validade de nossos resultados, mesmo quando lidamos com circuitos quânticos altamente complexos”.

Os pesquisadores empregaram circuitos quânticos supercondutores, uma plataforma líder para processamento de informações quânticas, para demonstrar sua técnica. Eles conduziram simulações em dois simuladores quânticos diferentes e encontraram alta consistência nos resultados. Isso reforçou a confiabilidade de seus resultados experimentais.

Além disso, a técnica é escalável e pode ser aplicada a simulações quânticas mais extensas e a diferentes plataformas de hardware, como íons aprisionados e sistemas fotônicos.

“A validação cruzada de simulações quânticas é um passo vital para o avanço no campo da computação quântica”, diz Johannes Fink, coautor do estudo. "À medida que continuamos a explorar e desenvolver tecnologias quânticas, garantir a precisão e a confiabilidade de nossos experimentos torna-se cada vez mais importante. Esta técnica contribui significativamente para esse esforço."