Um experimento liderado por Michael Devorette, da Universidade de Yale, prova que
O que são qubits?
A informação na computação clássica vemna forma de bits correspondentes a uns ou zeros. Na computação quântica, ele é armazenado em dispositivos especiais com propriedades quânticas, conhecidos como bits quânticos ou “qubits”.
Dispositivo IBM 7 Qubit. Foto: Flickr
Em um laboratório na Universidade de Yaleeles são criados a partir de circuitos supercondutores resfriados a temperaturas 100 vezes mais baixas do que no espaço sideral. Cada qubit representa um ou zero ou, curiosamente, um e zero ao mesmo tempo. Esse “paralelismo quântico” é uma das propriedades que permite aos computadores quânticos realizar cálculos. Potencialmente – várias ordens de magnitude mais rápido do que é possível em supercomputadores clássicos.
Qual é o problema com a computação quântica?
No entanto, os sistemas quânticos são frágeis.Eles são assombrados pelo fenômeno fundamental da decoerência – um processo no qual a informação armazenada em qubits perde rapidamente suas propriedades quânticas como resultado de sua interação com o meio ambiente. Em palavras simples, qualquer interferência do ambiente externo interfere no funcionamento de tais sistemas, impossibilitando-os. Isto impede que computadores quânticos sejam implementados em todos os lugares.
Existe uma solução, mas não é tão simples
Correção quântica de erros, que é teoricamentedescoberto em 1995, oferece um meio de combater esta incoerência. Ele protege um bit quântico de informação, codificando-o em um sistema maior do que geralmente é necessário para representar um único qubit.
Processador IBM 16 Qubits. Foto: Flickr
No entanto, este sistema maior causa um impactoo ambiente é ainda mais agressivo e o qubit codificado é mais frágil. Devido a esse efeito e às complicações associadas a componentes adicionais de correção de erros, esse processo não prolongou a vida útil do bit quântico na prática. Os pesquisadores dizem que, na verdade, empatar mesmo com um qubit não corrigido é um evento raro. Ao contrário das promessas teóricas, na maioria dos experimentos, a correção de erros acelera a decoerência da informação quântica.
O que os cientistas fizeram?
Durante o experimento, os cientistas mostraram pela primeira vezque o aumento da redundância do sistema, a detecção ativa e a correção de erros quânticos garantiram maior estabilidade da informação quântica. “Nosso experimento prova que a correção quântica de erros é uma ferramenta real e prática. Isso é mais do que apenas uma demonstração do princípio”, explica o físico.
Um grupo de cientistas conseguiu mais que duplicar o tempo de vida da informação quântica. Seu qubit de correção de erros durou 1,8 milissegundos – na computação quântica, tudo acontece rapidamente.
Eles alcançaram resultados usando códigosoftware de correção de erros, que foi inventado em 2001. “Sim, na nossa área há atrasos entre as propostas teóricas e a sua implementação prática”, explica Michael Devorette.
Ilustração de qubits. Crédito: Universidade de Yale
Vladimir Sivak, principal autor do artigo, afirmou queO desempenho foi parcialmente alcançado através do uso de um agente de aprendizado de máquina. Ele customizou o processo de correção de erros para melhorar o resultado.
“Não há um único avanço quenos permitiu obter esse resultado. Na verdade, é uma combinação de várias tecnologias desenvolvidas nos últimos anos. Nós nos combinamos neste experimento, explicou um aluno do laboratório de Devoret, agora pesquisador do Google.
Por que isso é tão importante?
O sucesso prático da computação quântica serádependem da capacidade de criar bits quânticos de qualidade extremamente alta usando correção quântica de erros. Um novo experimento confirma uma suposição fundamental sobre a computação quântica; Ao duplicar a vida de um qubit, os pesquisadores provaram uma teoria chave na física quântica. “Isso é muito encorajador”, concluem os autores do estudo.
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Ilustração da capa: geralt