Os cristais do tempo parecem algo saído da ficção científica, mas podem ser o próximo grande salto na pesquisa de redes quânticas. Uma equipe baseada no Japão propôs um método para usar cristais de tempo para simular redes massivas com muito pouco poder de computação.
Eles publicaram seus resultados no Science Advances.
Teorizado pela primeira vez em 2012 e observado em 2017, os cristais do tempo são arranjos de matéria que se repetem no tempo. Cristais normais, como diamantes ou sal, repetem sua auto-organização atômica no espaço, mas não apresentam regularidade no tempo. Os cristais de tempo se auto-organizam e repetem seus padrões no tempo, o que significa que sua estrutura muda periodicamente com o passar do tempo.
“A exploração dos cristais do tempo é um campo de pesquisa muito ativo e várias realizações experimentais variadas foram alcançadas”, disse o autor do artigo Kae Nemoto, professor na divisão de princípios da pesquisa em informática do Instituto Nacional de Informática. “Ainda falta uma visão intuitiva e completa da natureza dos cristais do tempo e sua caracterização, bem como um conjunto de aplicações propostas. Neste artigo, fornecemos novas ferramentas baseadas na teoria dos gráficos e na mecânica estatística para preencher essa lacuna.”
Nemoto e sua equipe examinaram especificamente como a natureza quântica dos cristais de tempo – como eles mudam de momento a momento em um padrão previsível e repetitivo – pode ser usada para simular grandes redes especializadas, como sistemas de comunicação ou inteligência artificial.
“No mundo clássico, isso seria impossível, pois exigiria uma quantidade enorme de recursos de computação”, disse Marta Estarellas, uma das primeiras autoras do artigo do Instituto Nacional de Informática. “Não estamos apenas trazendo um novo método para representar e compreender os processos quânticos, mas também uma maneira diferente de ver os computadores quânticos.”
Os computadores quânticos podem armazenar e manipular vários estados de informação, o que significa que podem processar enormes conjuntos de dados com relativamente pouco tempo e energia, resolvendo vários resultados potenciais ao mesmo tempo, em vez de um por um como os computadores clássicos.
“Podemos usar essa representação de rede e suas ferramentas para entender sistemas quânticos complexos e seus fenômenos, bem como identificar aplicações?” Nemoto perguntou. “Nesse trabalho, mostramos que a resposta é sim.”
Os pesquisadores planejam explorar diferentes sistemas quânticos usando cristais de tempo depois que sua abordagem for testada experimentalmente. Com essas informações, seu objetivo é propor aplicações reais para embutir redes complexas exponencialmente grandes em alguns qubits, ou bits quânticos.
“Usando este método com vários qubits, pode-se simular uma rede complexa do tamanho de toda a Internet mundial”, disse Nemoto.
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