Os computadores quânticos são verdadeiramente inúteis até corrigirem seus erros.
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Os computadores quânticos já estão aqui, mas existem muitos erros. Este é talvez o maior obstáculo para tornar esta tecnologia prática, mas avanços recentes sugerem que uma solução pode estar no horizonte.
Os erros invadem os computadores tradicionais, mas existem técnicas bem estabelecidas para corrigi-los. Eles contam com redundância, usando bits extras para detectar quando um 0 muda acidentalmente para 1 e vice-versa. Mas no mundo quântico é muito mais difícil.
As leis da mecânica quântica proíbem a duplicação de informações dentro de um computador quântico, portanto a redundância deve ser alcançada distribuindo informações entre os grupos de qubits que compõem um computador quântico e explorando fenômenos que só existem em um ambiente quântico, como pares de partículas sendo ligados através de emaranhamento quântico. Esses grupos de qubits são chamados de qubits lógicos, e encontrar a melhor maneira de construí-los e usá-los é importante para determinar a melhor maneira de eliminar erros.
Uma recente onda de avanços deixou os pesquisadores otimistas. “Este é um momento muito emocionante na correção de erros. Teoria e prática estão realmente se unindo pela primeira vez”, diz ele. roberto schelkopf Na Universidade de Yale.
Um obstáculo à correção de erros quânticos é que o número de qubits necessários para criar um qubit lógico tende a ser grande, tornando o computador quântico geral caro e difícil de construir. mas Xiao Yu Lingpeng Ele e a sua equipa da Academia Quântica Internacional na China demonstraram recentemente que este não tem de ser o caso.
Os pesquisadores descobriram que, combinando apenas dois qubits supercondutores com um pequeno ressonador, eles podem criar um qubit grande que tem menos erros e pode sinalizar automaticamente quando ocorre um erro. Eles então deram um passo adiante e mostraram como três desses qubits poderiam ser agrupados por meio de emaranhamento quântico para aumentar o poder computacional sem introduzir erros espúrios.
Então, a equipe de Scherkopf recentemente comprovado Como algumas das operações exigidas por um programa de computador quântico podem ser implementadas usando o mesmo tipo de qubits e uma taxa de erro muito baixa que ocorre uma vez em um milhão de operações de qubit?
Embora tal abordagem detecte muitos erros, um computador quântico útil deve conter milhares de qubits lógicos, e alguns erros ainda aparecerão. Ariane Vezvai Durante a inicialização, a Quantum Elements e seus colegas testaram maneiras de adicionar mais proteção contra erros aos qubits lógicos, semelhante a usar uma capa de chuva sob um guarda-chuva.
A ideia principal é não deixar os qubits parados por muito tempo. Isso faz com que o qubit perca suas propriedades quânticas especiais e seja corrompido. A equipe de pesquisa mostrou que dar aos qubits ociosos um “impulso” adicional de radiação eletromagnética pode produzir o emaranhamento mais confiável entre qubits lógicos até o momento.
A receita exata de como combinar qubits físicos em qubits lógicos é crítica para alguns dos cálculos mais precisos. David Muñoz Ramo A empresa de computação quântica Quantinuum e seus colegas fizeram a descoberta enquanto investigavam um algoritmo para determinar a energia mais baixa que uma molécula de hidrogênio pode ter. A precisão exigida é tão alta que os métodos básicos de correção de erros são insuficientes.
Tais inovações em programas de correção de erros são críticas para o sucesso ou fracasso dos computadores quânticos, disse ele. James Wootton Ao iniciar o Moth Quantum. “Ainda estamos no estágio em que os pesquisadores estão aprendendo como todas as peças da correção de erros se encaixam”. Os computadores quânticos ainda não conseguem funcionar eficazmente sem erros, mas as suas bases de engenharia estão a começar a emergir, diz ele.
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