Há mais um marco na computação quântica - e desta vez a diferença é mesmo grande. Físicos conseguiram montar um arranjo com 6.100 qubits, o maior do seu tipo até hoje, muito acima dos cerca de mil qubits que os sistemas anteriores costumavam ter.
O feito é de investigadores do California Institute of Technology, que recorreram a átomos de césio como qubits. Para os manter no lugar, usaram um sistema complexo de lasers que funciona como “pinças” (tweezers), ajudando a deixar os átomos o mais estáveis possível.
Os qubits distinguem-se dos bits clássicos dos computadores tradicionais por tirarem partido do que se chama superposição: em vez de apenas 1 ou 0, representam uma distribuição de probabilidades, o que permite algoritmos capazes de resolver problemas que estão fora do alcance dos métodos convencionais.
Ainda assim, para tornar os algoritmos quânticos realmente práticos, vão ser necessários muitos qubits. Uma das razões para construir estes grandes arranjos é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade inerente dos qubits ao criar redundância para verificar o funcionamento da máquina.
“Este é um momento entusiasmante para a computação quântica com átomos neutros”, diz o físico Manuel Endres. “Agora conseguimos ver um caminho para grandes computadores quânticos com correção de erros. Os blocos essenciais estão no lugar.”
Não houve uma única descoberta responsável por este salto no número de qubits; foi, antes, uma sequência de melhorias de engenharia em várias áreas-chave - desde as pinças laser até à câmara de vácuo ultra-alto (pressão muito baixa).
A estabilidade também tem sido um desafio nos sistemas de computação quântica. As inovações deste novo arranjo mantiveram os qubits em estado de superposição durante quase 13 segundos - quase dez vezes mais do que as configurações anteriores tinham conseguido.
Além disso, foi possível manipular qubits individuais com 99,98% de precisão, estabelecendo um marco importante na programabilidade da tecnologia quântica.
“Muitas vezes pensa-se que aumentar a escala, com mais átomos, acontece à custa da precisão, mas os nossos resultados mostram que podemos ter os dois”, diz o físico Gyohei Nomura.
“Os qubits não são úteis sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade.”
Para que os computadores quânticos sejam uma alternativa prática aos supercomputadores modernos, serão necessários mais qubits e níveis ainda mais altos de estabilidade. Especialistas estão a atacar o problema por diferentes vias, e é por isso que recordes de alguns tipos de computador quântico não se aplicam necessariamente a outros.
A seguir, os investigadores precisam de trabalhar em tirar partido do emaranhamento, que permitirá ao sistema dar o salto de apenas armazenar informação para, de facto, a processar. Num futuro não muito distante, poderemos estar a usar estes computadores para descobrir novos materiais, matéria e leis fundamentais da física.
“É entusiasmante estarmos a criar máquinas que nos ajudam a aprender sobre o Universo de formas que só a mecânica quântica consegue ensinar”, diz a física Hannah Manetsch.
A investigação foi publicada na Nature.
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