Memórias quânticas probabilísticas em computadores quânticos ruidosos de pequena-escala

A capacidade de armazenar informação é essencial para qualquer dispositivo computacional. Uma memória quântica é a realização quântica de um dispositivo de armazenamento e recuperação de dados. A memória probabilística quântica é um modelo de memória associativa que armazena dados binários em uma superposição quântica e recupera as informações a partir do cálculo da distância de Hamming entre o padrão de entrada e os demais padrões binários armazenados na memória. Neste trabalho, uma avaliação experimental da memória probabilística quântica é realizada em um dispositivo quântico ruidoso que dispõe de apenas 5 qubits. Computadores quânticos universais ainda não são uma realidade e os dispositivos quânticos disponíveis atualmente são ruidosos e possuem uma quantidade pequena de qubits, além de ter uma arquitetura limitada. Dessa forma, para realizar a execução de uma memória quântica em um desses dispositivos, uma implementação híbrida clássico-quântica foi proposta neste trabalho na forma de um protocolo otimizado que reduz o número de qubits e operações necessárias para a execução da memória quântica em dispositivos quânticos de pequena escala. Através de uma avaliação experimental foi verificado que a implementação proposta apresentou o funcionamento esperado da memória quântica.The ability to store information is essential for any computing device. A quantum memory is the quantum realization of a data storage and retrieval device. A probabilistic quantum memory is an associative memory model which stores binary data on a quantum superposition and retrieves the information by calculating the Hamming distance between the input pattern and any other binary patterns stored on the memory. In this work, an experimental evaluation of the probabilistic quantum memory is performed on a noisy quantum device that has only 5 qubits. Universal quantum computers are not yet a reality and the quantum devices that are available at present are noisy and have a small amount of qubits, in addition to having a limited architecture. In this way, in order to perform the implementation of a quantum memory in one of these devices, a hybrid classical-quantum implementation was proposed in this work in the form of a optimized protocol which reduces the number of qubits and quantum operations necessary for the execution of the quantum memory on small-scale quantum devices. Through an experimental evaluation it was verified that the proposed implementation presented the expected functioning of the quantum memory