O verdadeiro poder da computação quântica

O verdadeiro poder da computação quântica vem do emaranhamento quântico. A superposição é necessária, porém, esta pode ser simulada classicamente de forma eficiente. Já o emaranhamento não pode ser simulado de forma eficiente.

Vou colocar dois exemplos, um sem e outro com estado emaranhado.

Ex. 1. Estado separável.

Seja o estado a seguir.

\frac{| 00 \rangle + | 01 \rangle +| 10 \rangle + | 11 \rangle } {2}

Este estado diz que há probabilidade igual de ser medido 00, 01, 10 e 11.
É separável, apenas o produto de dois qbits, cada qual no estado:

\frac{| 0 \rangle + | 1 \rangle } {\sqrt{2}}

Esta situação é facilmente simulável por computação tradicional. Na verdade, nem computador é necessário. Vamos usar apenas duas moedas. Se cara representar o zero, coroa representar o um, sortear duas moedas vai dar o mesmo resultado 00, 01, 10 e 11 com igual probabilidade.

Ex. 2. Estado não-separável.

O exemplo a seguir está num estado emaranhado. É não-separável, ou seja, não há um produto de dois qbits que dê este resultado.

\frac{| 00 \rangle + | 11 \rangle } {2}

Com duas moedas: se uma der cara, a outra também tem que dar cara. Se uma der coroa, a outra também deve dar coroa, e há probabilidade igual de dar cara-cara ou coroa-coroa. Não existe possibilidade de uma ser cara e a outra, coroa.

Note que não é mais possível apenas jogar as moedas e contabilizar o resultado. Foi preciso inserir uma instrução “if” no meio do caminho – ou seja, é necessário computar todas as possibilidades.

Um estado quântico assim é simulável por computação tradicional, porém, não é eficiente, justamente por ter que computar todas as possibilidades.

Para dois qbits, é fácil, mas o problema é o que conjunto de possibilidades aumenta exponencialmente.

As portas lógicas quânticas são o instrumento para manipular o emaranhamento dos qbits.

O estado emaranhado é o que Einstein chamou de “ação fantasmagórica à distância”. Imagine duas moedas quânticas emaranhadas no estado acima. Uma moeda está na Terra, a outra moeda foi levada à Alfa-Centauro. A regra continua igual. Não sabemos se vai dar cara ou coroa, a probabilidade é a mesma para ambos. Porém, se a moeda na Terra der cara, a moeda em Alfa-Centauro também vai dar cara; se a moeda na Terra der coroa, a moeda em Alfa-Centauro também vai ser coroa.

A computação quântica, essencialmente, usa essa “ação fantasmagórica à distância” a nosso favor!

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