Uma equipe de pesquisadores financiada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) e liderada por cientistas de Harvard — com apoio da QuEra Computing, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, de Princeton, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA e da Universidade de Maryland — afirma ter criado um processador inédito que poderia revolucionar o campo da computação quântica.

Quando especialistas da indústria falam sobre um futuro onde computadores quânticos são capazes de resolver problemas que computadores clássicos, binários, não conseguem, eles estão se referindo a algo chamado "vantagem quântica".

Para alcançar essa vantagem, os computadores quânticos precisam ser estáveis o suficiente para escalar em tamanho e capacidade. De modo geral, especialistas em computação quântica acreditam que o maior impedimento para a escalabilidade em sistemas de computação quântica é o ruído.

O artigo de pesquisa da equipe de Harvard, intitulado "Processador lógico quântico baseado em arranjos de átomos reconfiguráveis", descreve um método pelo qual processos de computação quântica podem ser realizados com resistência a erros e a capacidade de superar o ruído.

Segundo o artigo:

“Estes resultados anunciam o advento da computação quântica corrigida de erros em estágio inicial e traçam um caminho em direção a processadores lógicos em larga escala.”

Qubits ruidosos

Especialistas se referem ao estado atual da computação quântica como a era do Quantum Intermediário com Ruído (NISQ). Esta era é definida por computadores quânticos com menos de 1.000 qubits (a versão quântica de um bit de computador) que são, em grande parte, "ruidosos".

Qubits ruidosos são um problema porque, neste caso, significa que eles são propensos a falhas e erros.

A equipe de Harvard afirma ter alcançado "computações quânticas corrigidas de erros em estágio inicial" que superam o ruído em escalas nunca antes vistas no mundo. Julgando pelo artigo deles, eles ainda não alcançaram a correção total de erros, pelo menos não como a maioria dos especialistas provavelmente a veria.

Erros e medições

A computação quântica é difícil porque, ao contrário de um bit de computador clássico, os qubits basicamente perdem suas informações quando são medidos. E a única maneira de saber se um qubit físico dado experimentou um erro no cálculo é medi-lo.

Correção total de erros implicaria no desenvolvimento de um sistema quântico capaz de identificar e corrigir erros à medida que surgem durante o processo computacional. Até agora, essas técnicas têm se mostrado muito difíceis de escalar.

O que o processador da equipe de Harvard faz, em vez de corrigir erros durante os cálculos, é adicionar uma fase de detecção de erros de pós-processamento, onde resultados errôneos são identificados e rejeitados.

Isso, de acordo com a pesquisa, fornece um caminho totalmente novo e, talvez, acelerado para escalar computadores quânticos além da era NISQ e para o reino da vantagem quântica.

Embora o trabalho seja promissor, um comunicado à imprensa da DARPA indicou que pelo menos uma ordem de magnitude maior do que os 48 qubits lógicos usados nos experimentos da equipe serão necessários para "resolver quaisquer grandes problemas previstos para computadores quânticos".

Os pesquisadores afirmam que as técnicas que desenvolveram devem ser escaláveis para sistemas quânticos com mais de 10.000 qubits.

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