Jogo de tabuleiro ancestral pode resolver problemas quânticos

Com informações da Universidade de Tulane - 18/08/2023

O jogo de fato lembra as redes ópticas, em que átomos individuais ficam aprisionados em matrizes de laser para funcionarem como qubits.
[Imagem: Tobias Tullius/Unsplash]

Engenharia quântica

Uma versão modificada de um jogo de paciência, chamado mancala, pode ajudar a resolver o problema central da engenharia quântica.

O jogo mancala parece ter-se originado por volta do ano 6000 aC, na Jordânia, e é jogado em todo o mundo até hoje. Ele consiste em pedras que os jogadores precisam mover entre uma série de pequenos poços em um tabuleiro de madeira. O objetivo do jogo é colocar todas as pedras no último buraco, no final do tabuleiro.

Onur Danaci e seus colegas da Universidade de Tulane, nos EUA, criaram agora uma "versão quântica" da mancala, que eles batizaram de ManQala, para resolver problemas da engenharia de estado quântico, um campo da física que lida com a colocação de sistemas quânticos em estados específicos, como quando você precisa resetar um computador quântico para começar os cálculos, por exemplo.

"O problema central da engenharia de estado quântico é tentar resolver o que eu preciso fazer para que meu sistema quântico esteja no estado que desejo," explicou o professor Ryan Glasser, coordenador da equipe.

Essencialmente, isso exige saber como fazer com que as partículas estejam em determinados lugares - ou tenham determinadas energias - para poder estudá-las ou para usar os computadores quânticos. E o princípio é o mesmo tanto no jogo ancestral quanto nos ultramodernos aparatos quânticos, embora estes últimos permitam fazer jogadas mais complexas.

O problema é que é mais difícil de "jogar" com partículas quânticas do que com as pedras em um tabuleiro de mancala porque as pedras não se desfazem ao toque.

"As coisas quânticas são, em geral, muito delicadas e difíceis de controlar," disse Glasser. "O sistema pode desmoronar rapidamente e fazer você perder qualquer vantagem quântica que tenha ou deseje ter."

Os físicos já idealizaram alguns métodos para resolver esses problemas, mas as simulações que a equipe fez neste estudo mostraram que o ManQala é mais eficaz, mesmo em sistemas mais simples.

"Já vemos vantagens, mesmo nesses sistemas simplificados de três pedras e três poços," disse Glasser.

Um exemplo de implementação de um problema quântico no jogo ManQala.
[Imagem: Onur Danaci et al. - 10.1116/5.0148240]

Jogos quânticos

O estudo é um dos muitos no campo dos jogos quânticos, que está "efetivamente pegando jogos normais, como sudoku, damas ou jogo da velha, e aplicando regras da física quântica a eles e vendo que coisas interessantes podem acontecer," diz Glasser.

Ao lidar com partículas quânticas, em vez de com pedras físicas, existe a possibilidade de as partículas interferirem umas nas outras quando estão em poços vizinhos. Isso significa que há mais movimentos disponíveis e, pelo menos para o ManQala, "você pode ganhar o jogo se usar regras quânticas, onde não seria capaz se usasse regras clássicas," disse Glasser.

Embora este estudo tenha-se concentrado em simulações, os pesquisadores estão otimistas sobre futuras aplicações práticas, que possam ser implementadas em hardware. "Atualmente está no reino da teoria, mas acho que é definitivamente factível experimentalmente," disse Glasser.

A equipe agora está trabalhando para implementar o ManQala no computador quântico em nuvem da IBM.

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