Em alguns campos científicos, como a encriptação de dados, a investigação de medicamentos e materiais ou a aprendizagem automática e inteligência artificialos computadores convencionais ou “clássicos” atingiram seus limites.

Os cálculos de que os investigadores necessitam nestas áreas estão a demorar um tempo infinitamente longo para serem concluídos ou tornaram-se simplesmente impossíveis.

É por isso que investigadores de todo o mundo estão a trabalhar para explorar o enorme potencial dos computadores quânticos – eles poderiam resolver problemas matemáticos muito mais rapidamente do que os computadores convencionais mais rápidos.

O que há de especial nos computadores quânticos?

O potencial da tecnologia de computação atual foi completamente esgotado.

Os computadores trabalham com bits que conhecem apenas dois estados: 1 para “ligado” e 0 para “desligado”.

Bits quânticostambém conhecidos como qubits, por outro lado, podem assumir um número infinito de estados.

Como resultado, os computadores quânticos pode calcular muito mais rápidomas também são mais propensos a erros.

“Perturbações externas, como radiação térmica ou ruído da eletrônica, ou internas, como defeitos de materiais” podem causar erros de cálculo, segundo Stefan Filipp, professor de computação quântica na Universidade Técnica de Munique (TUM) .

“Embora estes sejam agora muito pequenos – um milésimo a um décimo milésimo de cada operação dá errado – eles ainda não são pequenos o suficiente (para computadores quânticos) para executar algoritmos suficientemente longos”, diz Filipp.

O que o Google conseguiu com seu chip ‘Willow’?

O desenvolvimento de computadores quânticos é ainda em sua infância. Os pesquisadores estão trabalhando atualmente com 100 qubits de poder computacional. Em breve haverá 10.000 qubits, e 10.000.000 qubits também são concebíveis no futuro.

Mas os sistemas que foram desenvolvidos até agora são demasiado pequenos e cometem demasiados erros para proporcionarem qualquer valor real. E sua taxa de erro tende a aumentar com o poder computacional adicional.

Sem uma maneira confiável de corrigir esses erros, os computadores quânticos será inútil no mundo real.

Markus Müller, professor de tecnologia quântica teórica na RWTH Aachen University, disse que a equipe do Google conseguiu pela primeira vez obter correção quântica de erros com taxas de erro abaixo de um limite reconhecido.

Isso levou ao desenvolvimento do Willow. O cientista da computação alemão Hartmut Neven escreveu na revista Nature que, com Willow, o Google estava abrindo caminho para que a computação quântica se tornasse comum. Neven é o fundador e diretor do Laboratório de Inteligência Artificial Quântica do Google.

Os computadores quânticos chegarão em breve?

A resposta curta é “não”. Embora os pesquisadores da área digam que o Google deu um passo significativo, o Google admite que a taxa de erro de Willow ainda é muito alta para que a computação quântica seja útil em um ambiente aplicado.

Willow consiste em 105 qubits supercondutores. Isso é menos de 10% dos 1.457 qubits físicos que eles dizem precisar para atingir taxas de erro satisfatórias.

“Para poder calcular virtualmente sem erros e, portanto, de forma confiável, a taxa de correção de erros deve aumentar mais rapidamente do que a taxa de erro”, disse Michael Hartmann, professor de física teórica na Universidade Friedrich Alexander em Erlangen-Nürnberg.

“Com a qualidade atual dos qubits, serão necessários de 100.000 a um milhão de qubits para poder realizar cálculos grandes e tolerantes a falhas”, disse Hartmann. Isso mostra, disse ele, o quão longe a computação quântica ainda precisa viajar.

Este artigo foi traduzido do artigo original escrito em alemão

Fonte:

Neven H et al. (2024): Correção de erros quânticos abaixo do limite do código de superfície. Natureza. DOI: 10.1038/s41586-024-08449-y.