Um novo recorde importante na computação quântica acaba de ser ultrapassado - e com uma diferença considerável: físicos conseguiram construir uma matriz com 6,100 qubits, a maior do seu tipo e muito acima dos cerca de mil qubits que os sistemas anteriores conseguiam reunir.
Array de 6,100 qubits em computação quântica com átomos neutros
O resultado é de uma equipa do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que recorreu a átomos de césio como qubits. Para os manter posicionados, os investigadores prenderam-nos com um sistema sofisticado de lasers, funcionando como pinças que mantêm os átomos o mais estáveis possível.
Não houve um único avanço decisivo responsável por este salto no número de qubits. Em vez disso, o progresso veio de várias melhorias de engenharia em áreas críticas - desde as pinças laser até à câmara de vácuo ultra-alto (pressão muito baixa).
O que distingue os qubits: superposição e potencial computacional
Ao contrário dos bits clássicos usados nos computadores tradicionais, os qubits tiram partido do que se chama superposição: em vez de estarem apenas em 1 ou 0, podem representar uma distribuição de probabilidades, o que abre caminho a algoritmos capazes de abordar problemas considerados fora do alcance dos métodos convencionais de computação.
Porque é que tantos qubits são essenciais (correção de erros)
Ainda assim, para tornar os algoritmos quânticos realmente úteis, será necessário um grande número de qubits. Uma das razões para estas matrizes de grande dimensão é a correção de erros, que ajuda a contornar a fragilidade inerente do qubit ao disponibilizar redundância para validar o funcionamento da máquina.
"Este é um momento entusiasmante para a computação quântica com átomos neutros", afirma o físico Manuel Endres. "Agora conseguimos ver um caminho para computadores quânticos grandes, com correção de erros. Os blocos de construção estão no lugar."
A estabilidade tem sido outro obstáculo relevante em sistemas de computação quântica. Nesta nova matriz, as inovações permitiram manter 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 por cento de precisão, estabelecendo um marco significativo na programabilidade da tecnologia quântica.
"Muitas vezes pensa-se que aumentar a escala, com mais átomos, implica sacrificar a precisão, mas os nossos resultados mostram que conseguimos ter as duas coisas", diz o físico Gyohei Nomura.
"Os qubits não têm utilidade sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade."
Para que os computadores quânticos se tornem uma alternativa prática aos supercomputadores modernos, serão necessários ainda mais qubits e níveis de estabilidade superiores. Especialistas estão a atacar o problema por várias frentes, motivo pelo qual recordes obtidos para certos tipos de computador quântico não se aplicam necessariamente a outros.
O que falta: entrelaçamento e próximos passos
O passo seguinte para os investigadores passa por explorar o entrelaçamento, que permitirá ao sistema dar o salto de simplesmente armazenar informação para, de facto, a processar. Num futuro não muito distante, poderemos estar a usar estes computadores para descobrir novos materiais, novas formas de matéria e leis fundamentais da física.
"É entusiasmante estarmos a criar máquinas que nos ajudem a aprender sobre o Universo de formas que só a mecânica quântica pode ensinar", afirma a física Hannah Manetsch.
A investigação foi publicada na Nature.
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