Saiba mais sobre o computador quântico QuEra baseado em átomos criogênicos
Keela
Um algoritmo chamado código fantasma poderia permitir que computadores quânticos executem programas complexos sem erros, superando potencialmente um grande obstáculo para tornar a tecnologia mais amplamente disponível.
Alguns físicos duvidaram desde o início da praticidade dos computadores quânticos, esperando que fossem propensos a erros difíceis de corrigir. Vários tipos de computadores quânticos existem atualmente e já estão sendo usados para descoberta e exploração científica. Mas apesar do progresso, os investigadores não conseguiram conter completamente o problema de cometer erros.
Muitos programas comuns de correção de erros permitem que computadores quânticos armazenem informações sem erros, mas são difíceis de calcular. Shayan Majidi na Universidade de Harvard.
Em busca de uma solução, ele e seus colegas se concentraram em cálculos que envolvem muitas etapas computacionais. Isso resulta em longos tempos de execução, ineficiências e risco de introdução de erros adicionais.
Os computadores quânticos são feitos de unidades físicas chamadas qubits, e esses cálculos envolvem qubits lógicos, grupos de qubits que compartilham informações para reduzir as taxas de erro. Para evitar erros computacionais, os dispositivos normalmente precisam manipular qubits lógicos. Por exemplo, qubits físicos devem ser bombardeados com lasers ou microondas para entrelaçar dois ou mais qubits lógicos ou alterar suas propriedades quânticas.
O código fantasma permite que muitos qubits lógicos sejam emaranhados sem exigir qualquer ação física, daí o nome “fantasma”. Na prática, isso significa que o cálculo geral exige menos ações, aumentando a eficiência e reduzindo a chance de erros.
Majidy e seus colegas usaram simulações de computador para testar o código fantasma em duas tarefas: preparar estados qubit especiais comumente usados em cálculos e emular modelos de brinquedo de materiais quânticos. Eles descobriram que essa abordagem produzia resultados até 100 vezes mais precisos do que a correção de erros tradicional porque exigia menos operações físicas.
Os códigos fantasmas não são úteis para todos os programas de computação quântica, disse Majidi, mas são bons em situações onde os cálculos já exigem grandes quantidades de emaranhamento. Eles não criam complicações do nada, diz ele, mas usam o que já existe. “Não é um almoço grátis. É só um almoço que já estava lá e não estávamos comendo”, afirma.
Marco Howard Pesquisadores da Universidade de Galway, na Irlanda, dizem que escolher códigos de correção de erros para tarefas de computação quântica é como escolher uma armadura. As armaduras de placas podem oferecer maior proteção do que a cota de malha, ao custo de serem mais pesadas e menos flexíveis. O código fantasma é flexível, mas, assim como a cota de malha, também tem desvantagens, como exigir mais qubits do que as abordagens tradicionais, diz Howard. Portanto, embora possam ser potencialmente usados em sub-rotinas em alguns programas de computação quântica direcionados, é improvável que sejam uma solução completa para problemas de erro de computadores quânticos, diz ele.
Dominic Williamson Os pesquisadores da Universidade de Sydney, na Austrália, dizem até que ponto os códigos fantasmas podem competir com outros métodos de correção de erros é uma questão em aberto, e parte disso pode depender de desenvolvimentos futuros em hardware de computação quântica.
Majidi diz que sua equipe já está trabalhando em estreita colaboração com colegas na construção de computadores quânticos a partir de átomos ultrafrios. Ele espera que as lições aprendidas com o código fantasma, combinadas com insights sobre o que os qubits podem realmente fazer, levem a novas estratégias nas quais os programas de computação quântica sejam mais especificamente adaptados a tarefas e implementações específicas.
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