Físicos constroem matriz de computação quântica com 6,100 qubits e batem novo recorde

Recorde de 6,100 qubits com átomos neutros

Um novo recorde importante em computação quântica acaba de ser alcançado - e com folga: físicos conseguiram construir uma matriz com 6,100 qubits, a maior do seu tipo e muito acima dos cerca de mil qubits que sistemas anteriores costumavam reunir.

O resultado vem de pesquisadores do California Institute of Technology, que escolheram átomos de césio para servir como qubits. Para mantê-los posicionados, a equipa recorreu a um sistema sofisticado de lasers que funciona como “pinças” ópticas, segurando os átomos e procurando deixá-los o mais estáveis possível.

Qubits, superposição e o que muda em relação aos bits

Ao contrário dos bits clássicos dos computadores tradicionais, os qubits tiram partido do que se chama superposição: em vez de apenas 1 ou 0, eles podem existir como uma distribuição de probabilidades - algo que abre caminho para algoritmos capazes de atacar problemas considerados fora do alcance de métodos de computação convencional.

Escala e correção de erros na computação quântica

Ainda assim, para que algoritmos quânticos se tornem práticos, será necessário trabalhar com muitos qubits. Um dos motivos para se construir matrizes tão grandes é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade intrínseca do qubit ao oferecer redundância para conferir e validar o funcionamento da máquina.

"Este é um momento empolgante para a computação quântica com átomos neutros", diz o físico Manuel Endres. "Agora conseguimos enxergar um caminho para grandes computadores quânticos com correção de erros. Os blocos fundamentais já estão no lugar."

O salto no número de qubits não foi impulsionado por uma única descoberta isolada. Em vez disso, ele veio de uma sequência de avanços de engenharia em vários pontos críticos - desde as pinças a laser até a câmara de vácuo de ultra-alta qualidade (pressão extremamente baixa).

Estabilidade, tempo de superposição e precisão de controlo

A estabilidade também tem sido um obstáculo para sistemas de computação quântica. Nesta matriz mais recente, as inovações permitiram manter os qubits em estado de superposição por quase 13 segundos - quase dez vezes mais do que configurações anteriores tinham conseguido.

Além disso, foi possível manipular qubits individuais com 99.98 percent de precisão, estabelecendo uma marca relevante na programabilidade da tecnologia quântica.

"Muitas vezes se pensa que aumentar a escala, com mais átomos, acontece às custas da precisão, mas os nossos resultados mostram que dá para ter os dois", diz o físico Gyohei Nomura.

"Qubits não servem para nada sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade."

Próximos passos: emaranhamento e processamento de informação

Para que computadores quânticos virem uma alternativa prática aos supercomputadores actuais, serão necessários ainda mais qubits e níveis superiores de estabilidade. Especialistas estão a abordar o problema por diferentes caminhos - por isso, recordes obtidos para certos tipos de computador quântico não se aplicam necessariamente a outros.

O passo seguinte para os pesquisadores é avançar na exploração do emaranhamento, o que permitirá ao sistema sair do mero armazenamento de informação e dar o salto para o processamento. Num futuro não tão distante, esses computadores poderão ser usados para descobrir novos materiais, novas formas de matéria e leis fundamentais da física.

"É empolgante estarmos a criar máquinas que nos ajudam a aprender sobre o Universo de maneiras que só a mecânica quântica consegue ensinar", diz a física Hannah Manetsch.

A pesquisa foi publicada na Nature.