Basta uma simples mudança de código.
O ajuste de um aluno no código de computação quântica pode dobrar sua capacidade de detectar erros, despertando o interesse do programa de computação quântica da Amazon.
O novo código poderia ser usado para construir computadores quânticos que cumprissem as promessas de tempo de processamento extremamente rápido e a capacidade de resolver problemas mais complexos do que os computadores tradicionais. Até agora, apenas dois computadores alcançaram a “supremacia quântica”, ou a capacidade de completar um cálculo quântico mais rápido do que o supercomputador mais rápido. Mas nenhum desses computadores usou códigos de correção de erros que serão necessários para aumentar a escala da computação quântica para uso generalizado e confiável, disseram os pesquisadores do novo estudo.
A computação normal depende de “bits”, que são como interruptores que podem alternar entre a posição “ligada” ou “desligada”. A posição dos bits codifica as informações. A computação quântica adiciona uma camada de complexidade, aproveitando o fato de que em escalas muito, muito pequenas, as propriedades físicas ficam estranhas: Qubits, as versões quânticas dos bits, podem estar ligados e desligados ao mesmo tempo, um estado chamado superposição. Os qubits também podem ficar emaranhados, o que significa que, embora não estejam fisicamente em contato, o estado de um afeta o estado do outro. O que isso significa é que os computadores quânticos podem codificar informações de maneiras mais complexas, armazenando informações nesses estados quânticos estranhos. Qubits podem ser feitos de vários tipos diferentes de partículas quânticas, e as informações podem ser codificadas em uma rede de qubits para que o dano a um único qubit não destrua as informações.
Propenso a erro
Há um problema, no entanto. Qubits são sensíveis a perturbações ambientais e, portanto, estão sujeitos a erros. Esses erros limitam a eficiência da computação quântica, que é uma das razões pelas quais o campo ainda está em sua infância, disse em um comunicado o autor do estudo, Pablo Bonilla Ataides, estudante de graduação da Universidade de Sydney. Bonilla liderou o desenvolvimento do novo código como parte de seu projeto de física do segundo ano. Google, IBM e outros grupos acadêmicos e da indústria estão trabalhando para construir computadores quânticos, mas eles são experimentais até agora.
“Na verdade, estamos apenas descobrindo como colocar as peças dos computadores quânticos juntas de forma que, se derem errado – e vão dar errado -, o computador quântico ainda funcionará no final”, disse Benjamin Brown, co-autor do estudo e físico quântico da Universidade de Sydney.
Bonilla e Brown, junto com seus colegas, descobriram um ajuste de código para corrigir os erros que tornam os computadores quânticos não confiáveis. A mudança envolve um código especializado que corrige erros que são conhecidos por serem mais comuns que outros tipos, disse Brown ao Live Science.
Em um computador clássico não quântico, os bits codificam informações com uma série de 0s e 1s. O único tipo de erro que pode ocorrer neste sistema é o erro “bit flip”, no qual 1 se transforma em 0 ou vice-versa. Esses erros são bastante raros na computação tradicional.
Erros de bit flip também ocorrem na computação quântica. Mas, como os qubits são mais complexos do que os bits tradicionais, eles também podem ter erros mais complexos. Outro tipo comum de erro na computação quântica é o erro de defasagem. Nesse caso, o valor da informação muda de positivo para negativo ou vice-versa. Mantendo os 0s e 1s (embora os sistemas quânticos não sejam realmente binários como os computadores tradicionais), isso seria como um 1 positivo mudando para um negativo. Esses erros podem ocorrer por vários motivos físicos diferentes, disse Brown. Qubits pode mudar seu momento angular ou spin. Eles podem se desenredar um com o outro ou inadvertidamente se enredar no mundo exterior. Seja qual for a causa, o resultado é uma perda de informações.
“Se algumas das partes começarem a mudar do estado em que você deveria estar para um diferente, isso vai lhe dar as respostas erradas no final, e não vai ser muito útil”, disse Brown.
Corrigindo erros quânticos
O novo código dobra a supressão de erros em comparação com o código de correção de erros anterior, disse Bonilla no comunicado. Os pesquisadores conseguiram isso de uma forma surpreendentemente simples: eles simplesmente giraram as coordenadas em todos os outros qubit no sistema. Se cada qubit fosse uma esfera e cada pedaço de informação codificado no qubit fosse um ponto nessa esfera, o código giraria metade das esferas de modo que para baixo fosse definido como para cima e para cima fosse definido como para baixo. Essa estrutura protege as informações de erros de defasagem, ao mesmo tempo que mantém a proteção contra erros de bit flip.
Os pesquisadores agora estão colaborando com cientistas da Universidade de Yale e da Amazon Web Services que estão desenvolvendo qubits que funcionam bem com esse tipo de código, disse Brown.
“Esperamos empurrá-lo para realmente ajudar a construir um computador quântico”, disse ele.
Publicado em 24/04/2021 13h09
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