Devido ao ruído acumulado, apenas as últimas camadas de um circuito quântico influenciam o resultado dos cálculos, segundo cientistas.

Ruído nos circuitos quânticos limita a profundidade dos cálculos e torna algumas partes modelizáveis em computadores clássicos

Investigadores da Escola Politécnica Federal de Lausana (EPFL), da Universidade Livre de Berlim e da Universidade de Copenhaga realizaram um estudo dedicado ao impacto do ruído nos circuitos quânticos.

Os circuitos quânticos são compostos por várias operações em sequência, que processam a informação em conjunto. Contudo, o ruído que surge nestes sistemas pode perturbar o seu funcionamento. Os cientistas concluíram que o ruído impõe restrições rigorosas à profundidade de um circuito quântico, isto é, ao número de passos que podem ser executados consecutivamente. Além disso, o ruído facilita a modelização de algumas partes dos circuitos quânticos através de computadores clássicos.

No âmbito da investigação, a equipa analisou grandes conjuntos de circuitos quânticos construídos a partir de operações simples com dois qubits. O modelo teve em conta condições realistas, nas quais cada qubit é afetado pelo ruído após cada etapa. A análise matemática mostrou que, na maioria dos circuitos quânticos ruidosos, apenas os últimos poucos passos influenciam de forma significativa o resultado. Isto quer dizer que, mesmo quando o circuito tem grande profundidade, o efeito das operações iniciais vai-se esbatendo gradualmente.

Esta descoberta tem importância prática. Por exemplo, ao calcular propriedades de um qubit, o resultado é determinado sobretudo pelas últimas camadas de operações, enquanto os passos iniciais perdem relevância devido à acumulação de ruído. Isto também ajuda a explicar porque é que os circuitos quânticos ruidosos podem ser ajustados para executar tarefas específicas: as alterações nas definições influenciam o resultado por causa da atividade das camadas finais.

O estudo sublinha que aumentar a profundidade dos circuitos quânticos nem sempre leva a um melhor desempenho. Para haver progresso nas tecnologias quânticas, será necessário reduzir o nível de ruído ou desenvolver circuitos capazes de funcionar eficazmente nesse contexto. Além disso, o trabalho aponta para uma possível ilusão: os circuitos ruidosos podem parecer ajustáveis, mas isso acontece porque o ruído já reduziu a sua complexidade efectiva.