Mais um recorde relevante na corrida da computação quântica acaba de cair - e não foi por pouca coisa. Físicos montaram uma matriz com 6.100 qubits, o maior arranjo desse tipo até agora, bem acima dos cerca de mil qubits que os sistemas anteriores costumavam alcançar.
O feito vem de pesquisadores do California Institute of Technology (Caltech). Eles usaram átomos de césio como qubits e os mantiveram presos e alinhados com um conjunto complexo de lasers, funcionando como “pinças” (tweezers) para deixar os átomos o mais estáveis possível.
Qubits se diferenciam dos bits clássicos dos computadores tradicionais por explorarem a chamada superposição: em vez de ficar apenas em 0 ou 1, eles podem existir como uma distribuição de probabilidades, o que abre espaço para algoritmos capazes de atacar problemas considerados fora do alcance dos métodos convencionais de computação.
Para tornar algoritmos quânticos realmente práticos, porém, ainda será necessário trabalhar com muitos qubits. Um dos motivos para matrizes tão grandes é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade inerente do qubit ao oferecer redundância para checar se a máquina está operando corretamente.
“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.”
Não houve um único avanço isolado que explicasse esse salto no número de qubits. Em vez disso, ele veio de uma sequência de melhorias de engenharia em vários pontos-chave - das pinças a laser até a câmara de vácuo de ultra-alto nível (pressão muito baixa).
A estabilidade também tem sido um gargalo para sistemas de computação quântica. As inovações dessa nova matriz conseguiram manter os qubits em estado de superposição por quase 13 segundos - quase dez vezes mais do que configurações anteriores haviam alcançado.
Além disso, qubits individuais puderam ser manipulados com 99,98% de precisão, estabelecendo uma marca importante na programabilidade da tecnologia quântica.
“Em grande escala, com mais átomos, muitas vezes se pensa que isso vem às custas da precisão, mas nossos resultados mostram que podemos ter as duas coisas”, afirma o físico Gyohei Nomura.
“Qubits não são úteis sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade.”
Para que computadores quânticos se tornem uma alternativa prática aos supercomputadores atuais, ainda serão necessários mais qubits e níveis ainda maiores de estabilidade. Especialistas estão atacando o problema por diferentes caminhos, e por isso recordes de um tipo de computador quântico nem sempre se aplicam diretamente a outros.
Agora, os pesquisadores precisam trabalhar em como explorar o emaranhamento, o que permitirá que o sistema dê o salto de apenas armazenar informação para realmente processá-la. Em um futuro não muito distante, esses computadores podem ser usados 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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