doi.org/10.1126/sciadv.adp6388
Credibilidade: 989
#Computação Quântica
O RIKEN Center for Quantum Computing desenvolveu um novo método de correção de erros quânticos, os “códigos de muitos hipercubos”, que prometem correção de erros eficiente e paralela para computação quântica tolerante a falhas.
Este método utiliza uma estrutura de código geométrico complexa, capaz de atingir altas taxas de codificação e capacidades de processamento paralelo semelhantes às da computação clássica de alto desempenho, tornando-se um avanço potencial na computação quântica.
Códigos de muitos hipercubos:
Em trabalho publicado em 4 de setembro no periódico Science Advances, Hayato Goto do RIKEN Center for Quantum Computing no Japão propôs uma nova abordagem de correção de erros quânticos usando o que ele chama de “códigos de muitos hipercubos”. Essa abordagem, que acaba tendo uma geometria elegante, pode ajudar realizando correções de erros extremamente eficientes e contribuir para métodos altamente paralelos que permitirão a computação quântica tolerante a falhas, o próximo estágio na evolução dos computadores quânticos.
De acordo com Goto, “Graças ao recente progresso experimental, agora há grande esperança de que seremos capazes de construir computadores quânticos tolerantes a falhas, ou seja, computadores quânticos que podem corrigir erros e superar o poder dos computadores convencionais em certas tarefas. Para conseguir isso, no entanto, é importante desenvolver uma correção de erros quânticos eficiente”.
Desafios na correção de erros quânticos:
Os cientistas propuseram muitos métodos diferentes de correção de erros nas últimas décadas. A abordagem convencional para correção de erros quânticos é tipicamente baseada na codificação de um único qubit lógico – o qubit sendo o equivalente a um bit em um computador clássico – em muitos qubits físicos emaranhados e, em seguida, usando um decodificador para recuperar o qubit lógico dos físicos.
No entanto, a escalabilidade é um problema com essa abordagem, uma vez que o número de qubits físicos necessários aumenta enormemente, e isso resulta em enormes sobrecargas de recursos.
Para superar esse problema, códigos quânticos de alta taxa, como códigos de verificação de paridade de baixa densidade quânticos, foram considerados. No entanto, com essa abordagem, os portões lógicos, que tornam os cálculos possíveis, têm que ser configurados de forma bastante sequencial em vez de totalmente paralelos, tornando-os menos eficientes em termos de tempo.
Inovações na computação quântica:
Como um meio de remediar isso, Goto propôs usar uma abordagem que ele chama de “códigos de muitos hipercubos”. Especificamente, é um método com um nome complexo – códigos quânticos concatenados de alta taxa – e o que é inovador é que os qubits lógicos podem ser visualizados matematicamente como formando o que é conhecido como um “hipercubo” – um tipo de forma, incluindo quadrados e cubos, bem como formas de ordem superior, como o tesserato. A bela estrutura matemática e geométrica do código é notável, pois a maioria dos códigos quânticos de alta taxa tem estruturas complicadas.
Goto enfatiza que, para que os novos códigos resultem em maior desempenho, ele precisava desenvolver um novo decodificador dedicado que pudesse interpretar o resultado dos qubits físicos. Essa técnica inovadora é baseada na decodificação de distância mínima nível por nível, o que permite alto desempenho. Ao contrário de outros métodos semelhantes, ela também permite que portas lógicas sejam colocadas em paralelo em vez de em série, o que torna o sistema análogo ao processamento paralelo em computadores clássicos, levando Goto a chamá-lo de “computação tolerante a falhas de alto desempenho” como uma analogia à “computação de alto desempenho”, que é usada para computação massivamente paralela.
Alcançando Tolerância a Falhas de Alto Desempenho:
O trabalho valeu a pena. Os códigos alcançam uma taxa de codificação – um número que indica a proporção entre qubits lógicos e físicos – de até 30%, o que Goto diz parecer ser o mais alto do mundo entre os códigos usados “”para computação quântica tolerante a falhas. E mesmo com essa alta taxa, o desempenho é comparável aos códigos convencionais de baixa taxa.
Goto diz: “Na prática, esse código poderia ser implementado com sistemas de qubits físicos, como qubits de átomos neutros capturados por laser”.
Publicado em 10/09/2024 11h38
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