O avanço de Harvard na computação quântica: um salto em direção à correção de erros e à redução de ruído

Avanço de Harvard na computação quântica: um salto em direção à correção de erros e redução de ruído

Carimbo de data / hora: 8 de dezembro de 2023 1h23
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Houve um avanço substancial na computação quântica, que foi divulgado por um grupo de pesquisadores da Universidade de Harvard, em conjunto com a QuEra Computing Inc., a Universidade de Maryland e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) dos Estados Unidos da América forneceu financiamento para o desenvolvimento de um processador único que foi projetado com a intenção de superar dois dos maiores problemas na área: ruído e erros.

O ruído que afeta os qubits (bits quânticos) e causa erros computacionais tem sido um obstáculo significativo para a computação quântica, que vem enfrentando esse problema. dificuldade há algum tempo. No processo de melhoria da tecnologia da computação quântica, isto provou ser um obstáculo significativo. Desde o início dos tempos, computadores quânticos que contêm mais de mil qubits são necessários para realizar enormes quantidades de correção de erros. Esse é o problema que tem impedido que esses computadores sejam amplamente utilizados.

Numa investigação inovadora publicada na revista científica Nature, a equipa liderada pela Universidade de Harvard revelou a sua estratégia para abordar estas preocupações. Eles tiveram a ideia de qubits lógicos, que são coleções de qubits interligados por emaranhamento quântico para fins de comunicação. Em contraste com o método convencional de correção de erros, que depende de cópias duplicadas de informações, esta técnica utiliza a redundância inerente que está presente nos qubits lógicos.

Uma quantidade de 48 qubits lógicos, que nunca havia sido realizada anteriormente, foi usada pela equipe para realizar cálculos em larga escala com eficácia em um computador quântico com correção de erros. Ao provar uma distância de código de sete, que indica uma resiliência mais forte a erros quânticos, isso foi possível através da construção e emaranhamento dos maiores qubits lógicos já criados. Portanto, isso foi viável.

Para construir o processador, milhares de átomos de rubídio foram separados em uma câmara de vácuo e depois resfriados a uma temperatura muito próxima do zero absoluto por meio de lasers e ímãs. 280 desses átomos foram convertidos em qubits e emaranhados com a ajuda de lasers adicionais, o que resultou na criação de 48 qubits lógicos. Em vez de utilizar fios, esses qubits se comunicavam entre si por meio de pinças ópticas.

Quando comparado com máquinas maiores anteriores baseadas em qubits físicos, este novo computador quântico demonstrou uma taxa muito menor de erros durante os cálculos. Em vez de corrigir erros que ocorrem durante os cálculos, o processador usado pela equipe de Harvard incorpora uma fase de detecção de erros pós-processamento. Durante esta fase, saídas erradas são descobertas e descartadas. Esta é uma abordagem acelerada para dimensionar computadores quânticos além da era atual do Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ), que está atualmente em vigor.

Como resultado desta conquista, novas oportunidades para a computação quântica tornaram-se disponíveis. A conquista é um grande passo em direção ao desenvolvimento de computadores quânticos que sejam escaláveis, tolerantes a falhas e capazes de resolver problemas que tradicionalmente eram intratáveis. Especificamente, o estudo destaca a possibilidade de os computadores quânticos realizarem cálculos e combinatórias que não são concebíveis com a tecnologia que está agora disponível no campo da ciência da computação. Isso abre um caminho totalmente novo para o avanço da tecnologia quântica.

Fonte da imagem: Shutterstock

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