Quem acompanha computação quântica já se acostumou a ver recordes aparecendo com frequência - mas este salto é daqueles que chamam atenção. Físicos acabam de montar uma matriz com 6.100 qubits, um número muito acima do que sistemas anteriores costumavam reunir (na casa de cerca de mil).
O feito vem de pesquisadores do California Institute of Technology (Caltech). Eles usaram átomos de césio como qubits, prendendo cada um em sua posição com um arranjo sofisticado de lasers que funciona como “pinças” para manter os átomos o mais estáveis possível.
Qubits se diferenciam dos bits clássicos dos computadores tradicionais por explorarem a chamada superposição: em vez de apenas 1 ou 0, eles podem ocupar uma distribuição de probabilidades, o que permite algoritmos capazes de atacar problemas fora do alcance de métodos convencionais.
Muitos qubits serão necessários para tornar algoritmos quânticos realmente práticos, porém. Um dos motivos para criar matrizes tão grandes é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade inerente do qubit ao fornecer redundância para checar 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 grandes computadores quânticos com correção de erros. Os blocos de construção estão prontos."
Não houve um único “pulo” tecnológico que explicasse o aumento no número de qubits, e sim uma sequência de melhorias de engenharia em vários pontos-chave - das pinças a laser à câmara de vácuo ultra-alto (pressão extremamente baixa).
A estabilidade também tem sido um desafio para sistemas de computação quântica. As inovações nessa nova matriz mantiveram os qubits em estado de superposição por quase 13 segundos - quase dez vezes mais do que configurações anteriores tinham alcançado.
Além disso, qubits individuais puderam ser manipulados com 99,98% de precisão, estabelecendo um marco importante na programabilidade dessa tecnologia.
"Em geral, pensa-se que escalar, com mais átomos, vem às custas da precisão, mas nossos resultados mostram que dá para ter os dois", diz o físico Gyohei Nomura.
"Qubits não servem sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade."
Para que computadores quânticos virem uma alternativa viável aos supercomputadores modernos, ainda serão necessários mais qubits e níveis ainda maiores de estabilidade. Especialistas estão encarando o problema por diversos caminhos, o que explica por que recordes em alguns tipos de computador quântico não necessariamente se aplicam a outros.
O próximo passo para os pesquisadores é avançar no uso do emaranhamento, que permitirá que o sistema dê o salto de apenas armazenar informação para realmente processá-la. Em um futuro não tão distante, poderemos usar esses computadores 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 pode ensinar", diz a física Hannah Manetsch.
A pesquisa foi publicada na Nature.
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