Cientistas constroem sistema quântico de 6.000 qubits em pesquisa
Pasadena, Califórnia — InkDesign News — Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) anunciaram um marco inédito ao sincronizar 6.100 átomos em uma matriz quântica. A pesquisa, publicada no final de setembro de 2024, representa um avanço significativo em direção ao desenvolvimento de computadores quânticos mais robustos e resilientes a falhas.
O Contexto da Pesquisa
O desenvolvimento de computadores quânticos enfrenta desafios cruciais relacionados à estabilidade e ao aumento da escala dos sistemas. Até então, a maioria das arquiteturas quânticas utilizava qubits feitos de metais supercondutores, que exigem resfriamento próximo ao zero absoluto — um processo complexo e de alto custo. A estratégia do grupo de Caltech — a arquitetura de átomos neutros — busca permitir operações à temperatura ambiente, conferindo praticidade e viabilidade tecnológica. Segundo o estudo, expandir a quantidade de qubits é essencial para alcançar o patamar de computação quântica útil, pois cada qubit funcional requer diversos qubits para correção de erros e tolerância a falhas. Atualmente, mesmo supercomputadores quânticos de gigantes como Google, IBM e Microsoft, embora já apresentem “vantagem quântica” sobre sistemas clássicos em tarefas pontuais, ainda não resolvem problemas práticos de grande escala.
Resultados e Metodologia
Os pesquisadores do Caltech utilizaram pares de átomos neutros como qubits, mantendo-os em estado de “superposição” para realizar operações quânticas. Por meio de um feixe de laser dividido em 12.000 “pinças ópticas”, a equipe capturou e manipulou 6.100 qubits de modo controlado. O estudo elevou o tempo de coerência — período em que o qubit permanece operacional — para 12,6 segundos, uma ampliação expressiva em relação ao padrão anterior de poucos segundos. Houve ainda avanços em técnicas para movimentar átomos na matriz sem perda de coerência ou superposição, além de uma precisão operacional de 99,98%, mesmo com a escalabilidade do arranjo.
“This is an exciting moment for neutral-atom quantum computing.”
(“Este é um momento empolgante para a computação quântica baseada em átomos neutros.”)— Manuel Endres, Professor de Física, Caltech
Os pesquisadores também destacaram que o método de “shuttling”, que transporta átomos pelas matrizes, pode criar uma dimensão extra para a correção instantânea de erros, potencializando futuras aplicações computacionais do sistema.
Implicações e Próximos Passos
A conquista representa uma etapa fundamental para tornar computadores quânticos realmente úteis e tolerantes a falhas. O consenso entre especialistas, refletido na literatura, é que sistemas com milhões de qubits serão necessários para aplicações comerciais relevantes, dado o caráter ruidoso dos qubits e a necessidade de múltiplos elementos para correção de erros. A equipe do Caltech planeja aprofundar pesquisas na interligação (emaranhamento) entre átomos na matriz, o que pode viabilizar computações quânticas completas e fortalecer ainda mais os mecanismos de tolerância a falhas.
“We can now see a pathway to large error-corrected quantum computers. The building blocks are in place.”
(“Agora conseguimos visualizar um caminho para computadores quânticos com grande capacidade de correção de erros. Os blocos fundamentais estão estabelecidos.”)— Manuel Endres, Professor de Física, Caltech
Especialistas apontam que ampliar a duração da coerência, a precisão na manipulação e o número de qubits é essencial não só para cálculos avançados de física e química, mas também para possíveis aplicações em inteligência artificial, criptografia de altíssimo nível e simulações de novos materiais.
Com alicerces teóricos e experimentais reforçados, a expectativa do campo é de avanços contínuos rumo a computadores quânticos práticos e escaláveis, capazes de revolucionar campos tecnológicos e científicos nos próximos anos.
Fonte: (Live Science – Ciência)
