O QuEra reduziu drasticamente a taxa de erro em qubits – com sua primeira máquina comercialmente disponível usando esta tecnologia sendo lançada com 256 qubits físicos e 10 qubits lógicos.
O primeiro computador quântico comercial tolerante a falhas do mundo com “qubits lógicos” pode estar funcionando antes do final do ano.
Qubits lógicos – bits quânticos físicos, ou qubits, conectados por meio de emaranhamento quântico – reduzem erros em computadores quânticos, armazenando os mesmos dados em locais diferentes. Isso diversifica os pontos de falha na execução de cálculos.
A nova máquina, que tem 256 qubits físicos e 10 qubits lógicos, será lançada no final de 2024, disseram em comunicado representantes da QuEra, startup que a está construindo.
O anúncio segue um novo estudo, publicado em 6 de dezembro de 2023 na revista Nature, no qual pesquisadores de Harvard, QuEra e várias outras instituições demonstraram um computador quântico funcional que continha 48 qubits lógicos – o maior número de qubits lógicos testados até o momento.
“É a primeira máquina com correção quântica de erros”, disse o co-autor do estudo Harry Zhou, físico da QuEra e da Universidade de Harvard, ao Live Science por e-mail.
Embora este computador não tenha energia suficiente para ser útil por si só, ele fornece uma plataforma na qual os programadores de software podem começar a testar códigos para futuros computadores quânticos, disse Zhou.
Por que a computação quântica precisa de correção de erros
Enquanto os computadores convencionais armazenam informações em bits com valor 0 ou 1, os computadores quânticos usam qubits – que são uma superposição entre 0 e 1, graças às leis da mecânica quântica.
Qubits também podem ser unidos usando emaranhamento quântico para existir em vários estados simultaneamente. Isso permite que eles realizem muitos cálculos com muito mais rapidez do que os computadores clássicos – supondo que você possa construir um computador quântico com um número suficiente deles. Mas os qubits podem ser facilmente perturbados, tornando-os notoriamente propensos a erros. Aproximadamente 1 em 1.000 falhas, contra 1 em 1 bilhão de bilhões de bits em computadores convencionais.
Os computadores quânticos poderiam ultrapassar os melhores supercomputadores se incorporassem milhões de qubits, mas o maior computador quântico construído até agora tem apenas cerca de 1.000 qubits, e a alta taxa de falhas dos qubits limita o potencial aumento de escala. A correção de erros pode neutralizar a tendência de falha dos qubits, e construir qubits lógicos é uma maneira de fazer isso.
Qubits lógicos: diminuindo o ruído quântico
O novo sistema de correção de erros depende da redundância de dados, onde o mesmo dado é armazenado em vários locais, disse Zhou. Os qubits lógicos realizam os mesmos cálculos em vários qubits físicos – reduzindo enormemente as taxas de erro se um ou mais qubits físicos falharem, porque os dados estão disponíveis em outro lugar para que os cálculos possam continuar.
Para criar o qubit lógico, os pesquisadores aplicaram código de computador com correção de erros a qubits regulares. Eles então configuraram portas lógicas, ou circuitos, entre os qubits para emaranhá-los. O computador quântico calcula então a “síndrome” – uma medida para determinar se é provável que tenha ocorrido um erro ou não. Usando essas informações, o computador quântico corrige os erros e segue para a próxima etapa.
Os novos qubits representam um avanço significativo em relação aos esforços anteriores. Em 2023, o Google Quantum AI Lab demonstrou uma taxa de erro de 2,9% usando três qubits lógicos; A taxa de erro do Quera é de 0,5% com 48 qubits lógicos. A líder mundial é a Universidade de Oxford, que alcançou taxas de erro inferiores a 0,01% – mas apenas entre portas de dois qubits.
No ano passado, a IBM também demonstrou tecnologia de correção de erros em seu chip Heron de 127 qubits, que reduziu as taxas de erro em cinco vezes em comparação com seus outros chips. Mas a sua primeira máquina comercial tolerante a falhas não é esperada antes de 2029.
QuEra planeja lançar vários computadores quânticos nos próximos anos, começando com uma máquina de 30 qubits lógicos e 3.000 qubits físicos que será lançada em 2025. Seu monstro, uma máquina com mais de 10.000 qubits físicos e 100 qubits lógicos, está programado para 2026. “Com 100 qubits lógicos, a máquina [2026] pode realizar cálculos corretos que excedem a capacidade dos supercomputadores atuais”, disse Zhou.
Publicado em 10/02/2024 15h42
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