Cientistas lançam projeto para construção de computador quântico

Uma equipe internacional divulgou o primeiro projeto prático para a construção de um computador quântico em larga escala, que deverá se tornar o computador mais poderoso já criado.

Para testar o conceito, a equipe já se prepara para construir um protótipo em pequena escala. A máquina completa, quando for construída de acordo com o projeto, deverá ter o tamanho de um campo de futebol e poderá custar US$ 120 milhões.

Os cientistas envolvidos no projeto, disponibilizado para que outras equipes possam tentar construir seus próprios protótipos, são das universidades de Sussex (Reino Unido), Aarhus (Dinamarca), RIKEN (Japão) e Siegen (Alemanha), e da empresa Google (EUA).

Conforme divulgado pelo site Inovação Tecnológica, o tamanho é um problema, mas o custo não o coloca muito longe dos supercomputadores eletrônicos atuais, principalmente levando em conta o que se espera de seu desempenho: a expectativa é de que os computadores quânticos revolucionem a indústria, a ciência e as transações comerciais e bancárias em uma escala semelhante à da passagem dos papéis para os computadores atuais.

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A iniciativa se baseia no uso de qubits formados por átomos eletricamente carregados (íons), confinados em uma armadilha eletromagnética. Essa abordagem permite que o computador funcione a temperatura ambiente, ao contrário de um modelo supercondutor alternativo, que requer que todo o sistema seja resfriado a temperaturas muito baixas.

As portas lógicas, os blocos básicos de cálculo, são bem mais simples do que os sistemas largamente usados em pesquisa, baseados em laser. O problema é que isso exigiria alinhar um feixe de laser individual em cada qubit, o que é tecnicamente muito problemático quando se parte para um número de qubits capazes de fazer cálculos práticos. A equipe preferiu usar micro-ondas, o que simplificou muito o sistema.

Para a comunicação interna, a abordagem mais comum, mas igualmente desafiadora, era interligar os módulos de cálculo usando conexões de fibra óptica. Em vez disso, o projeto prevê o uso de conexões criadas por campos elétricos, que permitem que os íons sejam transportados de um módulo para outro. Isso permite velocidades de conexão 100 mil vezes mais rápidas entre os módulos de computação quântica individuais em comparação com a tecnologia de fibras, embora resulte em um equipamento muito maior.

Outra inovação é um sistema de correção de erros, já que os qubits são muito frágeis, tendendo a perder os dados rapidamente. Para resolver esse problema, a equipe propõe usar qubits estáticos, para manter os dados, e qubits “de medição” para transferir os dados – são esses qubits de medição que transportarão os dados, empurrados pelos campos elétricos.

Assim, o computador quântico terá uma estrutura modular, com pequenos circuitos sendo acrescentados até atingir o poder computacional desejado – se tudo funcionar como previsto, não deve haver limites para o poder de processamento além do tamanho da máquina.

Em termos práticos, um computador quântico modular como projetado por essa equipe deverá ocupar um enorme barracão de alta tecnologia, repleto de sofisticados aparelhos de vácuo necessários para manter os qubits livres de interferência, dentro de circuitos integrados de silício – a instalação deverá lembrar os prédios dos supercomputadores atuais, mas com um aspecto mais parecido com o de um laboratório.