De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores do Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA, da Universidade Northeastern, do Google Quantum Inteligência Artificial e da Universidade do Texas em Austin colaboraram para desenvolver um algoritmo quântico chamado transformada Hermitiana Quântica, que supera as limitações do número finito de operações executáveis pelos computadores quânticos atuais, permitindo que seu desempenho ultrapasse os sistemas clássicos. A transformada Hermitiana é amplamente utilizada em engenharia e física para descrever os níveis de energia do oscilador harmônico quântico, sendo também a base dos sistemas gaussianos comuns em aprendizado de máquina e ciência de dados, indicando amplas perspectivas de aplicação para essa nova capacidade. Ning Bao, professor assistente da Universidade Northeastern e também membro do Escritório de Computação e Ciência de Dados do Laboratório Nacional de Brookhaven, afirmou que a transformada Hermitiana Quântica é um algoritmo quântico que implementa a transformada Hermitiana em estados quânticos, e o projeto foi iniciado com financiamento do Departamento de Energia dos EUA.
O desenvolvimento de algoritmos quânticos verdadeiramente úteis ainda é o principal obstáculo para cumprir a promessa da computação quântica, e atualmente a área carece de um número suficiente de operações padronizadas para proporcionar vantagem quântica. Esta inovação não é apenas uma simulação quântica de uma ferramenta matemática clássica, mas também um novo primitivo estruturalmente diferente, com potencial para expandir o alcance da computação quântica em áreas como inteligência artificial. A equipe de pesquisa superou a ineficiência anterior na execução dessas transformações em computadores quânticos projetando um circuito quântico com custo logarítmico, uma melhoria significativa mesmo para grandes estados quânticos. O circuito utiliza aproximações precisas das funções Hermitianas e uma técnica específica para osciladores harmônicos, permitindo que o computador quântico calcule rapidamente estados futuros. Combinado com novos métodos de configuração de qubits, a transformada Hermitiana Quântica torna-se um primitivo quântico prático e preciso. Bao explicou que avançar rapidamente um sistema quântico significa calcular diretamente seu estado em um momento específico, e se a evolução temporal durar muito tempo, isso pode reduzir drasticamente o tempo necessário para preparar o estado quântico. Bao enfatizou que a importância deste trabalho reside no fato de que a computação quântica atualmente carece de uma biblioteca suficiente de primitivos algorítmicos centrais, que são essenciais para algoritmos mais complexos.
O desenvolvimento da transformada Hermitiana Quântica resolve o gargalo crítico do número limitado de algoritmos básicos disponíveis na computação quântica. Métodos existentes geralmente dependem de variações de técnicas consolidadas, como a transformada de Fourier quântica, limitando o escopo da vantagem quântica, enquanto a transformada Hermitiana Quântica oferece uma abordagem estruturalmente diferente, com potencial para desbloquear novos caminhos computacionais. Este novo algoritmo transfere eficientemente operações matemáticas usadas em áreas como física e aprendizado de máquina para hardware quântico. Sua inovação chave é a capacidade de executar a transformação com custo logarítmico, o que significa que o número de etapas computacionais necessárias é proporcional ao logaritmo do tamanho do problema, em vez de uma relação linear, proporcionando assim uma aceleração exponencial para grandes estados quânticos. A equipe de pesquisa também introduziu uma técnica que permite ao computador quântico calcular diretamente o estado futuro do sistema, contornando simulações longas. A transformada Hermitiana Quântica, combinada com novos métodos de configuração correta inicial dos qubits, cria um primitivo prático e de alta precisão, capaz de analisar e representar dados de novas maneiras. Bao afirmou que os computadores quânticos são poderosos, mas sem algoritmos quânticos, o alcance desse poder é muito limitado. O desenvolvimento da transformada Hermitiana Quântica originou-se de um projeto financiado pelo Departamento de Energia dos EUA, destacando a importância do investimento contínuo na expansão da base algorítmica da computação quântica e na ampliação de seu impacto potencial em disciplinas científicas. Essa eficiência é ainda mais aprimorada pela capacidade da transformada Hermitiana Quântica de calcular diretamente o estado futuro do sistema, reduzindo significativamente o tempo de preparação.
