Bater recordes na computação quântica já quase parece rotina - mas este salto não foi apenas mais um número: uma equipa de físicos conseguiu montar uma matriz com 6.100 qubits, o maior sistema do género até agora, muito acima dos cerca de mil qubits que as configurações anteriores costumavam atingir.
O feito é de investigadores do California Institute of Technology (Caltech). Em vez de circuitos tradicionais, usaram átomos de césio como qubits, mantendo-os presos e alinhados com um sistema sofisticado de lasers que funciona como “pinças” (tweezers), para os deixar o mais estáveis possível.
Os qubits diferem dos bits clássicos dos computadores tradicionais porque exploram o que se chama superposição: não ficam limitados a 1 ou 0, mas podem existir numa 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, será preciso ter muitos qubits. Uma das razões para estas matrizes tão grandes é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade inerente dos qubits ao criar “redundância” suficiente para verificar e validar 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. As peças fundamentais já estão no lugar.”
Não houve um único avanço isolado que explicasse este aumento no número de qubits - foi antes o resultado de várias melhorias de engenharia em áreas-chave, desde as pinças laser até à câmara de vácuo ultra-alto (pressão muito baixa).
A estabilidade também tem sido um ponto fraco dos sistemas de computação quântica. As inovações desta nova matriz permitiram manter os qubits em estado de superposição durante quase 13 segundos - praticamente dez vezes mais do que as configurações anteriores conseguiam.
Além disso, foi possível manipular qubits individuais com 99,98% de precisão, estabelecendo uma fasquia importante na programabilidade da tecnologia quântica.
“Escala grande, com mais átomos, costuma ser vista como um compromisso à custa da precisão, mas os nossos resultados mostram que conseguimos as duas coisas”, diz o físico Gyohei Nomura.
“Os qubits não servem de muito sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade.”
Para que os computadores quânticos sejam uma alternativa prática aos supercomputadores modernos, serão necessários ainda mais qubits e níveis de estabilidade superiores. Os especialistas estão a atacar o problema por diferentes vias, e é por isso que recordes em certos tipos de computador quântico nem sempre se aplicam diretamente a outros.
O próximo passo para os investigadores é explorar o emaranhamento (entanglement), o que permitirá ao sistema dar o salto de simplesmente armazenar informação para a processar de facto. Num futuro não muito distante, estes computadores poderão ajudar a descobrir novos materiais, nova 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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