Cientistas provaram que até computadores quânticos avançados podem falhar em identificar certas fases quânticas exóticas da matéria, descrevendo-o como um 'cenário de pesadelo'. Essa descoberta destaca limites potenciais na computação quântica apesar de suas promessas. A pesquisa, liderada por Thomas Schuster no Caltech, conecta a ciência da informação quântica com os fundamentos da física.
Computadores quânticos prometem resolver problemas complexos mais rápido do que máquinas clássicas, mas um novo estudo revela cenários em que eles poderiam falhar dramaticamente. Thomas Schuster no Instituto de Tecnologia da Califórnia e seus colegas analisaram matematicamente uma tarefa em que um computador quântico recebe medições de um estado quântico e deve determinar sua fase. Para materiais cotidianos como a água, distinguir fases como sólido ou líquido é simples. No entanto, para fases quânticas exóticas — parentes do gelo e da água que incluem fases 'topológicas' com correntes elétricas incomuns — o cálculo se torna impossivelmente exigente.
A equipe provou que nesses casos, um computador quântico pode exigir bilhões ou trilhões de anos para completar o cálculo, semelhante a um experimento executando um instrumento por éons. Schuster descreve esses como um 'cenário de pesadelo que seria muito ruim se aparecesse. Provavelmente não aparece, mas devemos entendê-lo melhor.' Ele enfatiza que tais fases são improváveis em experimentos do mundo real com materiais ou dispositivos quânticos, posicionando o trabalho como um diagnóstico para lacunas na teoria da computação quântica em vez de um obstáculo prático.
Bill Fefferman na Universidade de Chicago vê isso como uma visão mais ampla: 'Isso pode estar dizendo algo sobre os limites da computação de forma mais ampla, que apesar de atingir acelerações dramáticas para certas tarefas específicas, sempre haverá tarefas que ainda são difíceis demais mesmo para computadores quânticos eficientes.' O estudo une a ciência da informação quântica, usada em criptografia, com a física central da matéria, potencialmente avançando ambos os campos. Olhando para o futuro, os pesquisadores planejam examinar fases quânticas mais energéticas e excitadas, que representam desafios computacionais ainda maiores.
Os achados são detalhados em um preprint no arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.08503).