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Google revela primeiros detalhes de seu computador quântico

Google revela primeiros detalhes de seu computador quântico
Processador quântico rodando com 9 qubits supercondutores, um recorde que permitiu construir mais de 1.000 portas lógicas. [Imagem: Julian Kelly]

Computação quântica analógica e digital

Um grupo de pesquisadores da empresa Google e da Universidade do País Basco, na Espanha, revelaram os primeiros detalhes de uma nova abordagem para construir um computador quântico.

A tática da equipe consiste em unir as duas principais tendências da computação quântica atual, uma vez que ninguém ainda sabe ao certo qual é a melhor abordagem para construir um computador quântico.

A primeira abordagem, que é a técnica padrão, ou clássica, e que a equipe chama de "computação quântica digital", consiste em usar qubits que são interligados para formar circuitos chamados portas lógicas quânticas, de forma muito similar às portas lógicas eletrônicas dos computadores atuais. Cada porta lógica realiza um tipo específico de operação, de modo que elas devem ser programadas de antemão, usando algoritmos que são específicos para cada problema.

A segunda abordagem, que a equipe chama de "computação quântica analógica", usa qubits supercondutores, que não interagem uns com os outros, mas partem de um estado fundamental para gerar uma dinâmica contínua capaz de obter a solução ótima para problemas genéricos. Essa técnica é chamada de "recozimento quântico" e dá origem a processadores quânticos conhecidos como adiabáticos - essa é a tecnologia usada pela empresa D-Wave, que lançou o primeiro computador quântico no mercado.

Cada uma dessas técnicas tem vantagens e desvantagens. O que a equipe fez foi unir as duas, tentando aproveitar as vantagens de cada uma.

Digitalização quântica

No experimento, feito nos laboratórios do Google e da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, bits quânticos supercondutores foram usados para digitalizar um computador quântico analógico de forma semelhante ao que é feito com os sinais de comunicação nas tecnologias convencionais.

"Aqui nós combinamos as vantagens das duas abordagens, implementando uma computação quântica adiabática digitalizada em um sistema supercondutor," escreve a equipe.

Para fazer isso, o problema a ser resolvido foi dividido em uma sequência de portas lógicas quânticas, o que permitiu obter a computação quântica com maior complexidade já alcançada até agora: 9 qubits supercondutores gerando mais de 1.000 portas lógicas.

Google revela primeiros detalhes de seu computador quântico
O sistema quântico "evolui" para encontrar soluções para problemas genéricos. [Imagem: Barends et al. - 10.1038/nature17658]

Corrigir os erros

Além de demonstrar que a estratégia híbrida permite a solução de problemas universais (vantagem da computação quântica analógica), o sistema é muito rápido (vantagem da computação quântica digital).

O próximo passo será incorporar um sistema de correção de erros que possa garantir que o sistema consiga repetir suas computações de forma consistente.

"Quando combinada com a tolerância a falhas, nossa abordagem se tornará um algoritmo de propósito geral que é escalável," concluiu a equipe.

Bibliografia:

Digitized adiabatic quantum computing with a superconducting circuit
R. Barends, A. Shabani, L. Lamata, J. Kelly, A. Mezzacapo, U. Las Heras, R. Babbush, A. G. Fowler, B. Campbell, Yu Chen, Z. Chen, B. Chiaro, A. Dunsworth, E. Jeffrey, E. Lucero, A. Megrant, J. Y. Mutus, M. Neeley, C. Neill, P. J. J. O’Malley, C. Quintana, P. Roushan, D. Sank, A. Vainsencher, J. Wenner, T. C. White, E. Solano, H. Neven, John M. Martinis
Nature
Vol.: 534, 222-226
DOI: 10.1038/nature17658




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