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

O ruído nos circuitos quânticos limita a profundidade dos cálculos e torna-os parcialmente modelizáveis em computadores clássicos

Investigadores da Escola Politécnica Federal de Lausanne (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 uma sequência de operações que tratam a informação em conjunto. No entanto, o ruído que surge nestes sistemas pode perturbar o seu funcionamento. Os cientistas concluíram que esse ruído impõe limites rigorosos à profundidade de um circuito quântico, isto é, ao número de etapas que podem ser executadas em sequência. Além disso, o ruído simplifica a simulação de algumas partes dos circuitos quânticos em computadores clássicos.

No decorrer do trabalho, a equipa analisou grandes conjuntos de circuitos quânticos construídos a partir de operações simples de dois qubits. O modelo teve em conta condições realistas, nas quais cada qubit é afetado pelo ruído após cada passo. A análise matemática mostrou que, na maioria dos circuitos quânticos ruidosos, apenas as últimas etapas têm uma influência relevante no resultado. Isto significa que, mesmo quando o circuito é muito profundo, o efeito das operações iniciais vai desaparecendo gradualmente.

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

O estudo sublinha que aumentar a profundidade dos circuitos quânticos nem sempre melhora o seu desempenho. Para haver progresso nas tecnologias quânticas, será necessário reduzir o nível de ruído ou desenvolver circuitos capazes de funcionar de forma eficiente apesar dele. Além disso, o trabalho aponta para um possível equívoco: os circuitos ruidosos podem parecer ajustáveis, mas isso acontece porque o ruído já reduziu a sua complexidade efetiva.