Um consórcio de investigadores da JPMorgan Chase, Quantinuum, e de vários laboratórios e universidades norte-americanas, alcançou um marco significativo na computação quântica. Num novo artigo publicado na revista Nature, a equipa descreve como utilizou um computador quântico de 56 qubits para gerar números aleatórios e, em seguida, provou que esses números eram genuinamente aleatórios com o auxílio de supercomputadores clássicos. Este feito, conhecido como "aleatoriedade certificada", poderá ter um impacto profundo em áreas como a criptografia, privacidade e justiça.
O que é a aleatoriedade certificada e porque é tão importante?
A aleatoriedade certificada significa que os números gerados não são apenas imprevisíveis, mas também foram criados no momento e verificados matematicamente. Os computadores clássicos, por si só, não conseguem alcançar este nível de garantia. Normalmente, dependem de geradores de números aleatórios baseados em hardware, que podem ser vulneráveis a manipulação.
Com este novo método quântico, mesmo que alguém tentasse interferir com o processo, não conseguiria falsificar a aleatoriedade e passar na rigorosa certificação. Isto abre portas a sistemas de segurança muito mais robustos.
Um protocolo teórico tornado realidade
A base para esta experiência foi um protocolo proposto em 2018 por Scott Aaronson, professor de ciência da computação na Universidade do Texas em Austin. "Quando propus o meu protocolo de aleatoriedade certificada, não fazia ideia de quanto tempo teria de esperar para ver uma demonstração experimental", afirmou Aaronson, conforme partilhado num comunicado da universidade. "Este é um primeiro passo para usar computadores quânticos na geração de bits aleatórios certificados para aplicações criptográficas reais."
Para o teste, a equipa acedeu remotamente ao computador quântico System Model H2-1 da Quantinuum. Utilizaram um método conhecido como Amostragem de Circuitos Aleatórios (RCS), uma tarefa reconhecidamente difícil para os computadores clássicos simularem. O processo envolveu duas etapas: primeiro, o computador quântico resolveu uma série de "desafios" complexos, escolhendo uma de muitas respostas possíveis de forma aleatória.
A prova final pelos gigantes clássicos
Na segunda fase, os resultados foram enviados para vários supercomputadores clássicos. Com uma performance combinada de 1.1 ExaFLOPS (1.1 x 10¹⁸ operações de ponto flutuante por segundo), estas máquinas verificaram as respostas do computador quântico e certificaram 71.313 bits de entropia. Essencialmente, provaram que os bits aleatórios não poderiam ter sido gerados por meios clássicos em condições realistas.
Marco Pistoia, Diretor de Pesquisa Aplicada em Tecnologia Global na JPMorgan Chase, destacou a importância do feito: "Este trabalho assinala um marco importante na computação quântica, demonstrando uma solução para um desafio do mundo real que ultrapassa as capacidades dos supercomputadores atuais."
O sucesso foi possível graças a uma atualização do sistema H2 da Quantinuum para 56 qubits em junho de 2024, que, combinado com o protocolo de Aaronson, permitiu este avanço. "Hoje, celebramos um marco crucial que coloca firmemente a computação quântica no domínio das aplicações práticas e do mundo real", afirmou o Dr. Rajeeb Hazra, Presidente e CEO da Quantinuum.
Esta experiência demonstra que os computadores quânticos estão a evoluir de provas de conceito teóricas para ferramentas capazes de realizar tarefas práticas que os seus congéneres clássicos simplesmente não conseguem igualar.
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