Outro recorde importante em computação quântica acaba de ser superado - e com folga: físicos construíram uma matriz com 6.100 qubits, a maior já demonstrada nesse formato e muito acima dos cerca de mil qubits que sistemas anteriores costumavam reunir.
O feito vem de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). Eles usaram átomos de césio como qubits e os mantiveram presos em posições específicas por meio de um arranjo sofisticado de lasers, que funcionou como “pinças” para deixar os átomos o mais estáveis possível.
Recorde de computação quântica com 6.100 qubits e átomos de césio
Em computadores tradicionais, a unidade básica de informação é o bit, que assume 0 ou 1. Já os qubits se diferenciam por explorarem a chamada superposição: em vez de ficarem limitados a estados binários, podem existir como uma distribuição de probabilidades, o que abre espaço para algoritmos capazes de atacar problemas considerados fora do alcance dos métodos convencionais.
Por que tantos qubits são necessários: superposição e correção de erros
Para que algoritmos quânticos se tornem práticos, porém, será preciso operar com um grande número de qubits. Um motivo central para se construir matrizes tão extensas é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade inerente do qubit ao oferecer redundância para verificar e conferir o funcionamento da máquina.
“Este é um momento empolgante para a computação quântica com átomos neutros”, diz o físico Manuel Endres. “Agora conseguimos enxergar um caminho para computadores quânticos grandes com correção de erros. Os blocos de construção estão no lugar.”
Esse salto no total de qubits não foi resultado de uma única descoberta pontual. Em vez disso, veio de uma sequência de avanços de engenharia em diversos pontos críticos - desde as pinças a laser até a câmara de vácuo de ultra-alto nível (ou seja, pressão extremamente baixa).
Estabilidade e precisão dos qubits na nova matriz
A estabilidade também é um desafio recorrente em sistemas de computação quântica. Nesta nova matriz, as inovações permitiram manter os qubits em superposição por quase 13 segundos - um tempo quase dez vezes maior do que o alcançado por configurações anteriores.
Além disso, foi possível manipular qubits individuais com 99.98 por cento de precisão, estabelecendo uma marca relevante para o grau de programabilidade dessa tecnologia.
“Em geral, acredita-se que a escala - com mais átomos - vem às custas da precisão, mas nossos resultados mostram que dá para ter os dois”, afirma o físico Gyohei Nomura.
“Qubits não servem para nada sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade.”
Para que computadores quânticos virem uma alternativa prática aos supercomputadores atuais, ainda será necessário elevar o número de qubits e alcançar níveis de estabilidade ainda maiores. Especialistas vêm atacando esse problema por diferentes abordagens, e por isso recordes em determinados tipos de computador quântico nem sempre se aplicam diretamente a outros.
A próxima etapa para os pesquisadores é avançar no uso do emaranhamento, o que permitirá ao sistema sair do papel de apenas armazenar informação para, de fato, processá-la. Em um futuro não tão distante, essas máquinas podem ser usadas para descobrir novos materiais, novas formas de matéria e leis fundamentais da física.
“É empolgante que estejamos criando máquinas para nos ajudar a aprender sobre o Universo de maneiras que só a mecânica quântica consegue ensinar”, diz a física Hannah Manetsch.
A pesquisa foi publicada na Nature.
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