IBM faz avanços significativos em relação a computadores quânticos escaláveis

Pesquisadores da IBM anunciaram que estão aptos a desenvolver um supercondutor qubit feito a partir de silício microfabricado que mantém coerência tempo suficiente para a computação prática.

A informação é medida em bits, que pode ter duas posições – descritas tipicamente como 0 ou 1. Entretanto, a computação quântica não usa esses bits, mas sim bits quânticos, conhecidos como qubits. A diferença é que, enquanto um bit tem que ser 0 ou 1, o qubit pode ser 0, 1 ou uma sobreposição dos dois. Isso faz com que poucas centenas de qubits sejam capazes de armazenar mais informações em bits do que o total de átomos existente no universo.

Mas o que torna a computação quântica extremamente difícil é um problema chamado descoerência: quando um  qubit vai se mover do estado 0 para o estado 1 ou para uma sobreposição, ele vai perder a coesão para o estado 0 devido à interferência de outras partes do computador. De forma geral, a descoerência é a perda de ângulos de fase entre os componentes. Assim, para manter computadores quânticos práticos e escaláveis, o sistema teria que se manter coerente durante um tempo que permitisse que técnicas de correção de erro funcionassem de forma apropriada.

Segundo Matthias Steffen, cientista da IBM, em 1999, os tempos de coerência eram de cerca de 1 nanosegundo. Ano passado, ele passou para entre 1 e 4 microssegundos. Com as novas técnicas, a IBM chegou a tempos entre 10 e 100 microssegundos. “Precisamos melhorar isso por um fator de entre 10 e 100 antes de atingirmos o limiar em que queremos estar”, afirmou o cientista.

Abordagens

A IBM anunciou ter feito duas abordagens diferentes, mas que executaram um papel importante no progresso que a empresa revelou. O primeiro foi construir um qubit em 3D a partir de supercondutores de silício microfabricado. A grande vantagem é que o equipamento e o know-how necessários para criar essa tecnologia já existem, graças a pesquisadores de Yale. Com essa abordagem eles conseguiram manter a coerência por 95 microssegundos.

A segunda ideia envolveu um qubit 2D tradicional, que os cientistas da IBM usaram para construir um “Controlled NOT gate” ou CNOT gate, que é um bloco de computação quântica. Um CNOT gate conecta dois qubits de tal maneira que o segundo qubit mudará de estado se o primeiro mudar o seu estado para 1. O CNOT gate foi capaz de produzir uma coerência de 10 microssegundos, o que é longo o suficiente para mostrar uma taxa de precisão de 95% – antes, esse índice era de 81%.

Na prática

Devido ao rápido progresso que tem sido feito na computação quântica, conclui-se o campo tem se tornado cada vez mais uma possibilidade real, mas ainda é muito cedo para se esperar um smartphone quântico.
Segundo Steffen, há um senso crescente de que um computador quântico não pode ser um laptop ou um desktop. “Eles podem muito bem estar sendo hospedados em algum lugar, mas não será algo muito portável. Em termos de aplicação, não acredito que seja um grande obstáculo, pois eles serão capazes de resolver problemas muito mais rápido que os computadores tradicionais”, afirmou.

A princípio, os próximos passos são simples, mas extremamente difíceis de serem colocados em prática. A taxa de precisão deve ser de, no mínimo, 99,99%, para chegar a um ponto chamado de “logical qubit”, que, para fins tráticos, não sofre descoerência. A partir desse ponto, a única coisa a ser feita é desenvolver a arquitetura da computação quântica, o que também será penoso, mas a recompensa esperada deve fazer o esforço valer a pena.

Com informações de ZME Science