Quando Mile Gu inicializa seu novo computador, ele pode ver o futuro. Pelo menos 16 versões possíveis - tudo ao mesmo tempo.
Gu, professor assistente de física da Universidade Tecnológica Nanyang, em Cingapura, trabalha com computação quântica. Esse ramo da ciência usa as leis estranhas que governam as menores partículas do universo para ajudar os computadores a calcular com mais eficiência.
Ao contrário dos computadores clássicos, que armazenam informações como bits (dígitos binários de 0 ou 1), os computadores quânticos codificam as informações em bits quânticos ou qubits. Essas partículas subatômicas, graças às leis estranhas da mecânica quântica, podem existir em uma superposição de dois estados diferentes ao mesmo tempo.
Assim como o gato hipotético de Schrödinger estava simultaneamente morto e vivo até alguém abrir a caixa, um qubit em uma superposição pode ser igual a 0 e 1 até que seja medido. Armazenar vários resultados diferentes em um único qubit pode economizar uma tonelada de memória em comparação com os computadores tradicionais, especialmente quando se trata de fazer previsões complicadas.
Em um estudo publicado em 9 de abril na revista Nature Communications, Gu e seus colegas demonstraram essa idéia usando um novo simulador quântico que pode prever os resultados de 16 futuros diferentes (o equivalente a, digamos, jogar uma moeda quatro vezes seguidas) em uma superposição quântica. Esses possíveis futuros foram codificados em um único fóton (uma partícula quântica de luz) que se moveu por vários caminhos simultaneamente enquanto passava por vários sensores. Em seguida, os pesquisadores deram um passo adiante, disparando dois fótons lado a lado e rastreando como o futuro potencial de cada fóton divergia sob condições ligeiramente diferentes.
"É como Doctor Strange no filme 'Avengers: Infinity War'", disse Gu à Live Science. Antes de uma batalha climática naquele filme, o médico clarividente aguarda com expectativa 14 milhões de futuros diferentes, esperando encontrar aquele em que os heróis derrotem o grande vilão. "Ele faz um cálculo combinado de todas essas possibilidades para dizer: 'OK, se eu mudar minha decisão dessa maneira pequena, quanto o futuro mudará?' Essa é a direção para a qual nossa simulação está avançando. "
Lançando uma moeda quântica
Os pesquisadores testaram seu mecanismo de previsão quântica usando um modelo clássico chamado moeda perturbada.
"Imagine que há uma caixa e dentro dela há uma única moeda", disse Gu. "Em cada etapa do processo, alguém sacode um pouco a caixa, para que a moeda tenha uma pequena probabilidade de virar."
Diferentemente de um sorteio tradicional de moedas, no qual o resultado sempre tem a mesma chance de ser cara ou coroa, o resultado de cada sorteio perturbado depende do estado em que a moeda estava durante a etapa anterior. Se a moeda passou da cabeça para a coroa durante o terceiro movimento da caixa, por exemplo, o quarto movimento provavelmente continuaria sendo a coroa.
Os pesquisadores realizaram duas versões diferentes do experimento com moedas, uma na qual a caixa foi mexida um pouco mais forte e outra com jiggles mais fracos. Em cada experimento, a caixa foi mexida quatro vezes, fornecendo 16 combinações possíveis de cara e coroa. Após o quarto passo, a equipe codificou a superposição de todos os 16 resultados em um único fóton, mostrando simultaneamente a probabilidade de todos os resultados possíveis com base na força com que a caixa foi sacudida.
Finalmente, a equipe combinou as superposições da moeda fortemente sacudida e da moeda fracamente sacudida para criar um mapa mestre dos possíveis futuros.
"Isso nos mostrou a rapidez com que o futuro divergiu, dependendo de quão forte eu agitei a caixa a cada passo", disse Gu.
No momento, as restrições no poder da computação significam que o simulador da equipe pode observar apenas 16 futuros possíveis ao mesmo tempo. Um dia, no entanto, à medida que os computadores quânticos se tornam maiores, mais poderosos e mais comuns, simuladores como esse podem ser expandidos para ver infinitos futuros ao mesmo tempo, disse Gu. Isso pode ajudar em previsões meteorológicas ou em investimentos mais informados no mercado de ações. Poderia até ajudar a melhorar o aprendizado de máquina, que tem tudo a ver com o ensino da inteligência artificial para fazer previsões cada vez melhores.
Tudo isso é "altamente exploratório", acrescentou Gu, e exigirá muitas experiências adicionais para descobrir todas as aplicações do simulador quântico. Infelizmente, o próprio destino desse computador clarividente é um futuro que permanece um mistério.
