Uma equipe de pesquisadores financiada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) e liderada por cientistas de Harvard – com o apoio da QuEra Computing, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, de Princeton, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA e da Universidade de Maryland – afirmam que criaram um processador inédito que poderia revolucionar o campo da computação quântica.
Quando especialistas da indústria falam sobre um futuro em que os computadores quânticos serão capazes de resolver problemas que os computadores binários clássicos não conseguem, eles estão se referindo a algo chamado “vantagem quântica”.
Para alcançar essa vantagem, os computadores quânticos precisam ser estáveis o suficiente para serem dimensionados em tamanho e capacidade. Em geral, os especialistas em computação quântica acreditam que o maior impedimento à escalabilidade nos sistemas de computação quântica é o ruído.
O artigo de pesquisa da equipe de Harvard, intitulado “Early error-corrected quantum computations” (“Processador quântico lógico baseado em matrizes de átomos reconfiguráveis” em português), descreve um método pelo qual os processos de computação quântica podem ser executados com resistência a erros e capacidade de superar ruídos.
De acordo com o artigo:
“Esses resultados anunciam o advento da computação quântica com correção de erros e traçam um caminho para processadores lógicos de grande escala.”
Os especialistas referem-se ao estado atual da computação quântica como a era Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ). Esta era é definida por computadores quânticos com menos de 1.000 qubits (a versão quântica de um bit de computador) que são, em geral, ruidosos.
Qubits barulhentos são um problema porque, neste caso, significa que estão sujeitos a falhas e erros.
A equipe de Harvard afirma ter alcançado computações quânticas precoces com correção de erros que superam o ruído em escalas pioneiras no mundo. A julgar pelo seu artigo, eles ainda não alcançaram a correção completa dos erros. Pelo menos não como a maioria dos especialistas provavelmente veria.
A computação quântica é difícil porque, ao contrário de um bit de computador clássico, os qubits basicamente perdem suas informações quando são medidos. E a única maneira de saber se um determinado qubit físico sofreu um erro de cálculo é medindo-o.
A correção total de erros implicaria o desenvolvimento de um sistema quântico capaz de identificar e corrigir erros à medida que eles surgem durante o processo computacional. Até agora, essas técnicas têm se mostrado muito difíceis de escalar.
O que o processador da equipe de Harvard faz, em vez de corrigir erros durante os cálculos, é adicionar uma fase de detecção de erros pós-processamento, na qual resultados errôneos são identificados e rejeitados.
Isto, de acordo com a investigação, proporciona um caminho inteiramente novo e, talvez, acelerado para escalar computadores quânticos para além da era NISQ e para o domínio da vantagem quântica.
Embora o trabalho seja promissor, um comunicado de imprensa da DARPA indicou que será necessária pelo menos uma ordem de magnitude maior do que os 48 qubits lógicos usados nos experimentos da equipe para resolver quaisquer grandes problemas previstos para computadores quânticos.
Os pesquisadores afirmam que as técnicas que desenvolveram devem ser escaláveis para sistemas quânticos com mais de 10.000 qubits.
