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Cientistas constroem uma máquina para ver todos os futuros possíveis

Assim como na ficção científica, o computador quântico pode gerar todos os futuros possíveis em uma superposição simultânea

Ao contrário das partículas clássicas, as partículas quânticas podem viajar em uma superposição quântica de diferentes direções. Mile Gu, juntamente com pesquisadores da Griffith, aproveitaram esse fenômeno para projetar dispositivos quânticos que podem gerar uma superposição quântica de todos os futuros possíveis. (NTU, Cingapura.)

Em uma das cenas do filme Vingadores: Guerra Infinita, de 2018, o Dr. Estranho analisa 14 milhões de futuros possíveis para procurar uma única linha do tempo em que os heróis seriam vitoriosos. Talvez ele tivesse tido mais facilidade se tivesse a ajuda de um computador quântico. Uma equipe de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Singapore) e da Universidade Griffith, na Austrália, construiu um protótipo de dispositivo quântico que pode gerar todos os futuros possíveis em uma superposição quântica simultânea.

“Quando pensamos sobre o futuro, somos confrontados por uma vasta gama de possibilidades”, explica Mile Gu, da NTU Singapore, que liderou o desenvolvimento do algoritmo quântico que sustenta o protótipo. “Essas possibilidades crescem exponencialmente à medida que nos aprofundamos no futuro. Por exemplo, mesmo se tivermos apenas duas possibilidades para escolher em cada minuto, em menos de meia hora haverá 14 milhões de futuros possíveis. Em menos de um dia, o número excede o número de átomos no Universo.” O que ele e seu grupo de pesquisa perceberam, no entanto, foi que um computador quântico pode examinar todos os futuros possíveis, colocando-os em uma superposição quântica – semelhante ao famoso gato de Schrödinger que está, simultaneamente, vivo e morto.

Para realizar esse esquema, eles uniram forças com o grupo experimental liderado por Geoff Pryde, na Universidade Griffith, e juntos implementaram um processador de informação quântica fotônico especialmente desenvolvido, no qual os possíveis resultados futuros de um processo de decisão são representados pelas localizações de fótons – partículas quânticas de luz. Eles então demonstraram que o estado do dispositivo quântico era uma superposição de múltiplos futuros potenciais, ponderados pela sua probabilidade de ocorrência.

“O funcionamento deste dispositivo é inspirado pelo ganhador do Prêmio Nobel Richard Feynman”, diz Jayne Thompson, membro da equipe de Cingapura. “Quando Feynman começou a estudar física quântica, percebeu que quando uma partícula viaja do ponto A para o ponto B, ela não segue necessariamente um único caminho. Em vez disso, ela cruza simultaneamente todos os caminhos possíveis que conectam os pontos. Nosso trabalho amplia esse fenômeno para modelar futuros estatísticos.”

A máquina já demonstrou uma aplicação: mediu o quanto um viés em relação a uma escolha específica no presente impacta o futuro. “Nossa abordagem é sintetizar uma superposição quântica de todos os futuros possíveis para cada viés.” explica Farzad Ghafari, um membro da equipe experimental, “Ao interferirmos nas superposições, podemos evitar completamente olhar para cada possível futuro individualmente. Na verdade, muitos algoritmos atuais de inteligência artificial (IA) aprendem vendo como pequenas mudanças comportamentais podem acarretar diferentes resultados futuros, de modo que nossas técnicas podem permitir que os algoritmos quânticos aperfeiçoados de IA aprendam o efeito de suas ações com muito mais eficiência”.

A equipe observa enquanto seu protótipo atual simula no máximo 16 futuros simultaneamente, o algoritmo quântico subjacente pode, em princípio, ser ampliado sem limite. “É isso que torna o campo tão empolgante”, diz Pryde. “É uma reminiscência de computadores clássicos nos anos 60. Assim como poucos imaginam os muitos usos dos computadores clássicos nos anos 60, ainda estamos muito no escuro sobre o que os computadores quânticos podem fazer. Cada descoberta de um novo aplicativo fornece mais um ímpeto para o seu desenvolvimento tecnológico.”

NANYANG UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA, FACULDADE DE CIÊNCIA