A computação quântica promete ser uma ferramenta revolucionária, simplificando o trabalho de equações que os computadores clássicos teriam dificuldade em concluir. No entanto, o burro de carga do dispositivo quântico, conhecido como qubit, é um objeto delicado sujeito a colapso.
Até agora, manter qubits suficientes em seu estado ideal por tempo suficiente para cálculos provou ser um desafio.
Em um novo experimento, os cientistas conseguiram manter um qubit nesse estado pelo dobro do tempo normal. Ao longo do caminho, eles demonstraram a praticidade da correção quântica de erros (QEC), um processo que mantém as informações quânticas intactas por mais tempo, introduzindo espaço para redundância e remoção de erros.
A ideia do QEC existe desde meados dos anos 90, mas agora foi demonstrado que funciona em tempo real. Parte do motivo do sucesso do experimento foi a introdução de algoritmos de IA de machine learning para ajustar a rotina de correção de erros.
“Pela primeira vez, mostramos que tornar o sistema mais redundante e detectar e corrigir erros quânticos ativamente proporcionou um ganho na resiliência da informação quântica”, diz o físico Michel Devoret, da Universidade de Yale, em Connecticut.
Qubits são objetos que existem em uma mistura de estados quânticos. Onde objetos clássicos podem ter estados absolutos, a versão de um qubit do mesmo estado seria melhor descrita usando probabilidade. À medida que um qubit interage com outros qubits, suas probabilidades tornam-se emaranhadas de maneiras computacionalmente úteis.
Infelizmente, não são apenas outros qubits que podem entrelaçar seus estados com um objeto não decidido. Tudo no ambiente age como ‘ruído’, potencialmente influenciando essas delicadas probabilidades e abrindo espaço para erros.
Parte da razão pela qual os cientistas têm lutado para implementar o QEC é porque ele pode introduzir seus próprios erros. O espaço extra oferecido para correção de erros pode tornar o qubit ainda mais vulnerável a interferências do ambiente circundante.
Como muitos experimentos de física quântica, este foi executado em temperaturas ultrafrias – cem vezes mais frias que o espaço sideral, neste caso. A configuração deve ser cuidadosamente controlada para proteger o qubit o máximo possível.
O qubit corrigido por erro durou 1,8 milissegundos – apenas um piscar de olhos, como podemos experimentar, mas um período impressionante para um qubit operando no nível quântico. Agora, a equipe de pesquisa poderá refinar ainda mais o processo.
“Nosso experimento mostra que a correção quântica de erros é uma ferramenta prática real”, diz Devoret. “É mais do que apenas uma demonstração de prova de princípio.”
Enquanto os cientistas estão avançando significativamente no desenvolvimento de computadores quânticos – e existem computadores quânticos rudimentares em uso agora – ainda há um longo caminho a percorrer antes que todo o potencial da tecnologia seja realizado.
Reduzir o ruído, melhorar a estabilidade e atualizar a correção de erros desempenhará um papel importante na aproximação de computadores quânticos práticos e em grande escala que todos possam usar.
Nesse caso, o avanço foi devido a vários fatores diferentes, em vez de uma mudança. O código QEC era na verdade um de 2001, mas melhorias nele, bem como atualizações no processo de fabricação de circuitos quânticos, fizeram a diferença.
“Não há um único avanço que tenha permitido esse resultado”, diz Volodymyr Sivak, cientista pesquisador do Google e ex-Universidade de Yale. “Na verdade, é uma combinação de várias tecnologias diferentes que foram desenvolvidas nos últimos anos, que combinamos neste experimento”.
“Nosso experimento valida uma suposição fundamental da computação quântica, e isso me deixa muito animado com o futuro desse campo”.
Publicado em 09/04/2023 22h33
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