Computador quântico tolerante a falhas bate recorde usando qubits lógicos

Com informações da New Scientist - 15/12/2023

Os qubits lógicos tornam os processadores quânticos menos sujeitos a erros.
[Imagem: QuEra]

Qubits físicos e qubits lógicos

Há uma corrida por computadores quânticos com maior número de qubits, que atualmente é liderada pela Atom Computing, com 1.180 qubits e pela IBM, com 1.121 qubits.

Mas a corrida principal e verdadeiramente significativa tem números muito mais modestos: Trata-se de uma corrida para ver quem consegue eliminar os erros dos qubits - e eles são tão frequentes que acabam drenando as vantagens de velocidade da computação quântica.

Aqui, o que conta não são os qubits físicos, mas os qubits lógicos, que nada mais são do que grupos de qubits físicos que estão conectados entre si através do entrelaçamento quântico. Como há muitas unidades físicas compartilhando o mesmo dado, o sistema adquire uma imunidade a erros muito maior - é geralmente aceito que, até que os computadores quânticos possam funcionar de maneira confiável com base em qubits lógicos, a tecnologia não irá decolar de fato.

Agora, Dolev Bluvstein e colegas da Universidade de Harvard e da empresa emergente QuEra saltaram à frente dessa corrida por uma computação quântica tolerante a falhas ao construir um processador quântico com 48 qubits lógicos funcionando ao mesmo tempo. Parece pouco em comparação com a "corrida que importa menos", mas isto é mais de 10 vezes o número de qubits lógicos que haviam sido demonstrados simultaneamente até agora.

Ilustração artística de operações em bits quânticos lógicos, que são mais resistentes a erros.
[Imagem: Uni Innsbruck/Harald Ritsch]

Computação quântica tolerante a falhas

O principal componente do sistema é um bloco de átomos de rubídio ultrafrios suspensos em um ambiente de vácuo. Os átomos são os qubits físicos do sistema, e eles podem se mover e ser conectados em pares - ou entrelaçados - durante as tarefas de computação.

Primeiro a equipe criou 280 qubits físicos, e então deu um passo adicional, usando outro laser para entrelaçar grupos deles - até sete qubits de uma vez - para formar um qubit lógico. Isto permitiu criar 48 qubits lógicos operando simultaneamente.

Montados os qubits, os pesquisadores então implementaram operações lógicas e rodaram algoritmos quânticos de teste, confirmando que o uso de qubits lógicos gera menos erros do que os apresentados por computadores quânticos que usam qubits físicos.

"Embora tenhamos clareza sobre os desafios que temos pela frente, esperamos que este novo avanço acelere enormemente o progresso em direção a computadores quânticos úteis e de grande escala, permitindo a próxima fase de descoberta e inovação," disse o professor Mikhail Lukin.

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