A Microsoft e a empresa de computação quântica Quantinuum afirmam ter criado um computador quântico com um nível de confiabilidade sem precedentes. Sua capacidade de corrigir seus próprios erros pode ser um passo rumo a computadores quânticos mais práticos em um futuro próximo.
“O que fizemos aqui me dá arrepios. Demonstramos que a correção de erros é repetível, está funcionando e é confiável”, diz Krysta Svore, da Microsoft.
Especialistas há muito tempo aguardam a chegada de computadores quânticos práticos, que poderiam realizar cálculos muito complexos para os computadores convencionais. Embora os computadores quânticos estejam se tornando gradualmente maiores e mais complexos, essa previsão ainda não foi totalmente realizada. Uma grande razão para isso é que todos os computadores quânticos contemporâneos cometem erros, e os pesquisadores têm encontrado dificuldades técnicas para implementar algoritmos para detectar e corrigir esses erros durante a computação.
O novo experimento pode representar um passo significativo para superar esse problema de erro – os pesquisadores afirmam ter executado mais de 14.000 rotinas computacionais separadas nos processadores quânticos H2 da Quantinuum sem um único erro.
Os computadores clássicos também cometem erros, mas a correção de erros pode ser codificada nos programas fazendo cópias de segurança das informações em processamento. Esta abordagem não é possível na computação quântica porque a informação quântica não pode ser copiada. Portanto, em vez disso, os pesquisadores a distribuem em grupos de bits quânticos conectados, ou qubits, para criar o que são conhecidos como qubits lógicos. A equipe da Microsoft e da Quantinuum usou 30 qubits para criar quatro desses qubits lógicos.
Svore diz que foi a geração desses qubits lógicos, usando um processo desenvolvido pela Microsoft, que permitiu a execução repetida de experimentos sem erros, ou tolerantes a falhas. Qubits individuais são tipicamente facilmente perturbados, mas no nível dos qubits lógicos, os pesquisadores puderam detectar e corrigir os erros repetidamente.
Eles dizem que essa abordagem foi tão bem-sucedida que os quatro qubits lógicos produziram apenas 0,125 por cento dos erros que foram observados quando os 30 qubits foram deixados sem agrupamento. Isso significa que os qubits não agrupados teriam produzido até 800 erros para cada erro produzido pelos qubits lógicos.
“Uma taxa de erro lógico 800 vezes menor que a taxa de erro dos qubits físicos é um avanço muito significativo no campo que nos leva mais um passo em direção à computação quântica tolerante a falhas”, diz Mark Saffman, da Universidade de Wisconsin, que não estava envolvido no experimento.
Jennifer Strabley, da Quantinuum, diz que o hardware da equipe era adequado para os novos experimentos porque oferece um alto grau de controle sobre os qubits e porque seu computador quântico já tinha algumas das menores taxas de erro já alcançadas até o momento.
Em 2023, uma equipe de pesquisadores da Universidade Harvard e seus colegas, incluindo alguns na startup de computação quântica QuEra, quebrou o recorde do maior número de qubits lógicos – 48 de uma só vez. Isso é muito mais do que os quatro qubits lógicos no novo dispositivo. Mas Strabley diz que o novo dispositivo requer menos qubits físicos por qubit lógico, e os qubits lógicos cometeram menos erros do que os construídos pela equipe de Harvard. “Usamos muito menos qubits físicos e obtivemos melhores resultados”, diz ela.
No entanto, alguns especialistas consultados pela New Scientist ainda não estavam prontos para qualificar o novo trabalho como um avanço na correção de erros quânticos sem mais detalhes sobre o experimento.
É geralmente aceito que apenas computadores quânticos com 100 ou mais qubits lógicos realmente serão capazes de enfrentar problemas científicos e socialmente relevantes em áreas como química ou ciência dos materiais. O próximo desafio é tornar tudo maior. Tanto Strabley quanto Svore dizem estar confiantes de que a longa colaboração entre a Microsoft e a Quantinuum chegará lá em breve.
