o uso prático de computadores quânticos está ao nosso alcance?
2024-10-05
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a reference news network informou em 5 de outubro que, de acordo com uma reportagem do site semanal britânico "new scientist" de 30 de setembro, alguns experimentos recentes indicam que os pesquisadores podem ser capazes de desenvolver um computador quântico útil já em 2029.
de acordo com o relatório, os investigadores afirmaram que estas últimas experiências representam um marco importante e marcam que estamos a entrar numa nova era. “de repente, dispositivos realmente úteis parecem estar ao nosso alcance como nunca antes”, diz jamie vicari, da universidade de cambridge, no reino unido.
na última década, as empresas de computação quântica concentraram-se principalmente na construção de dispositivos cada vez maiores, aumentando gradualmente o número de qubits no sistema. qubits são as unidades básicas de informação quântica, realizadas através de sistemas físicos como spin de elétrons ou polarização de fótons. mas os qubits são propensos a erros e não podem executar algoritmos usados no mundo real de maneira confiável.
agora, as empresas parecem estar voltando sua atenção para a construção de qubits livres de erros, conhecidos como qubits lógicos. esses qubits físicos podem reduzir os erros a níveis suficientemente baixos para executar algoritmos consistentes com o mundo real.
“isso marca uma redefinição e uma nova referência para tudo em torno da computação quântica”, disse vicari. “é emocionante porque este é o momento em que os computadores quânticos começam a se tornar úteis”.
em agosto, pesquisadores do google publicaram um artigo mostrando que, ao construir qubits lógicos adicionando mais qubits físicos a um computador, os erros não ficam fora de controle, mas ultrapassam um limite. após o salto, em princípio, os erros diminuirão à medida que o sistema for dimensionado. a ideia é espalhar as informações por um grupo de qubits, de forma que, se ocorrer um erro em um qubit, isso não afete o cálculo geral.
dan brown, da university college london, disse: "a situação ideal seria reduzir ainda mais a taxa de erro e melhorar a qualidade dos qubits enquanto aumenta a escala. fazer essas coisas ao mesmo tempo é muito difícil, mas o que me deixa otimista é que o google experimento prova de que eles estão tentando.”
no entanto, roberto bondesan, do imperial college london, disse que o trabalho do google não envolve a realização de cálculos através de qubits – em vez disso, os pesquisadores mostraram que esses qubits podem atuar como memória.
outro estudo publicado em setembro por pesquisadores da microsoft e da startup de computação quântica quantitative quantum computing combinou qubits e computação com correção de erros. a equipe configurou diferentes combinações de qubits, criando quatro qubits lógicos, e então realizou operações lógicas básicas no sistema, como transformar o valor do qubit de positivo para negativo.
“eles têm menos rodadas de correção de erros, então sua memória quântica tem um tempo de estabilização mais curto, mas também pode ser usada para fazer alguns cálculos”, disse bondesan.
o computador quântico na pesquisa da microsoft usa um design de hardware diferente do do google, usando uma série de partículas carregadas magneticamente presas em vez de fios supercondutores.
isso permite usar uma técnica de correção de erros que organiza qubits em uma estrutura geométrica complexa (um hipercubo quadridimensional). “em princípio, eles podem codificar mais qubits lógicos com menos qubits físicos. nesse sentido, é mais eficiente”, disse bondesan.
outros pesquisadores mostraram como a correção de erros pode ser feita em computadores quânticos mais alternativos. benjamin brock, da universidade de yale, nos estados unidos, e seus colegas testaram uma técnica de correção de erros chamada codificação bose, que distribui erros pelas vibrações de um computador quântico. este sistema não usa qubits, mas “qubits de alta dimensão”, que podem assumir mais valores do que 1 e 0 e são teoricamente mais poderosos. além disso, pesquisadores da equipe de computação quântica da amazon demonstraram outro tipo de codificação bose chamada “qubits categóricos”, que, semelhante aos resultados do google, mostram que à medida que o sistema aumenta, seus erros diminuem.
“as abordagens do google e da microsoft seguem a computação quântica baseada em qubit mais convencional, enquanto a codificação bose introduzida nos experimentos de yale e amazon é mais nova e exploratória, mas também muito emocionante”, disse brown.
brown disse que a correção de erros funcionou em vários projetos e experimentos diferentes, sugerindo que os resultados teóricos anteriores poderiam ser aplicados a sistemas do mundo real. ele disse: "existem muitas boas ideias teóricas sobre computação quântica tolerante a falhas e correção de erros, mas nenhuma delas foi comprovada, ou foram comprovadas de uma forma muito limitada ou restrita a casos especiais. as coisas realmente mudaram muitas mudanças nos últimos anos. atingimos vários marcos importantes, demonstrando diferentes aspectos da computação quântica tolerante a falhas.
no entanto, o ritmo do progresso pode ser prejudicado e um sistema totalmente tolerante a falhas pode permanecer fora de alcance, o que poderia frustrar as esperanças levantadas pelos prazos optimistas da google e da ibm. "eu ficaria surpreso se tudo corresse bem", disse brown. "acho que haverá barreiras. cada uma dessas plataformas crescerá o máximo que puder até atingir uma barreira. é difícil prever onde surgirão as barreiras. "(compilado/xiong wenyuan)
