Novo Chip da Google Enfrenta os Desafios dos Erros da Computação Quântica
O novo chip quântico da Google Willow. (Google)
Apesar dos progressos no sentido de tornar os computadores quânticos mais viáveis, os sistemas baseados em qubits continuam sujeitos a instabilidade e erros. No entanto, a Google pode ter feito um avanço significativo na resolução deste problema.
Com a introdução de um novo chip quântico chamado Willow, os engenheiros da Google alcançaram um marco importante na correção de erros. Conseguiram estabilizar um único qubit lógico, reduzindo as ocorrências de erros para apenas uma vez a cada hora – uma melhoria dramática em relação aos sistemas anteriores, que falhavam a cada poucos segundos.
O papel dos Qubits na computação quântica
Os qubits são as unidades fundamentais da computação quântica, diferindo dos bits clássicos, que podem representar 1 ou 0. Os qubits, no entanto, podem existir em vários estados em simultâneo, oferecendo imenso potencial para resolver problemas complexos com os quais os computadores clássicos teriam dificuldade.
Os níveis de erro foram rastreados em qubits lógicos (3×3, 5×5 e 7×7), qubits físicos e comparados com o anterior chip quântico Sycamore da Google. (IA da Google)
No entanto, os qubits são altamente sensíveis e as suas propriedades quânticas podem ser facilmente perturbadas pelas interações com o meio envolvente. Embora os sistemas atuais sejam fiáveis em 99,9%, a computação quântica prática requer taxas de erro próximas de um em um trilião.
Para mitigar estes erros, os investigadores podem distribuir um único qubit lógico por vários qubits físicos em superposição. Mas isto só funciona se os qubits adicionais corrigirem os erros mais rapidamente do que eles ocorrem.
Willow: Correção de erros exponencialmente melhorada com Qubits maiores
O Willow é o primeiro processador onde os qubits corrigidos por erros melhoram exponencialmente à medida que aumentam de tamanho, explicam Michael Newman e Kevin Satzinger, investigadores da Google Quantum AI.
Cada vez que aumentamos a rede de qubits codificados de uma configuração 3×3 para 5×5 ou 7×7, a taxa de erro codificado é reduzida para metade.
Willow possui 105 qubits físicos, e a combinação da sua arquitetura e algoritmos de correção de erros levou a uma maior estabilidade, o que significa que mais qubits resultam em menos erros.
Este problema tem sido um desafio desde que os métodos quânticos de correção de erros foram introduzidos pela primeira vez na década de 1990. Embora a computação quântica ainda tenha um longo caminho a percorrer, este desenvolvimento sinaliza que as operações quânticas em grande escala poderão em breve tornar-se viáveis.
Isto demonstra a supressão exponencial de erros que a correção de erros quântica prometeu durante quase 30 anos e é um passo crucial para a realização de aplicações quânticas em larga escala, afirmam Newman e Satzinger.
A Google afirma que Willow consegue completar uma tarefa quântica em cinco minutos, uma tarefa que levaria 10 septilhões de anos para um dos supercomputadores mais rápidos. Embora os designers tenham concebido especificamente esta tarefa para computadores quânticos, demonstra o potencial do Willow e estende os seus benefícios para além da estabilidade.
Concluindo tarefas quânticas em minutos
Embora os erros estejam sempre presentes nos sistemas quânticos, o objetivo é torná-los suficientemente raros para tornar a computação quântica prática. Conseguir isto exigirá hardware mais avançado, qubits adicionais e algoritmos melhorados.
A correção quântica de erros parece estar a funcionar, mas ainda existe um fosso significativo entre as taxas de erro atuais de um em mil e as taxas de um em um trilião necessárias para o futuro, dizem Newman e Satzinger.
Leia o Artigo Original: Science Alert
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