Pela primeira vez, um computador quântico foi capaz de corrigir seus próprios erros durante cálculos, melhorando consideravelmente a precisão dos resultados. Esse avanço, apresentado por pesquisadores da Microsoft e da Quantinuum no Quantum World Congress, nos Estados Unidos, representa um passo essencial para a viabilidade da computação quântica, que promete resolver problemas complexos que desafiam os computadores clássicos.
O Desafio da Correção de Erros em Computadores Quânticos
A computação quântica usa qubits, unidades de informação que operam sob as leis da física quântica. Esses qubits, no entanto, são suscetíveis a erros devido a interferências e flutuações, limitando a precisão dos cálculos. Para que computadores quânticos possam ser utilizados em grande escala, é fundamental corrigir esses erros, uma tarefa complexa que exige técnicas especiais conhecidas como “correção de erros quânticos.”
Como Funciona a Correção de Erros Quânticos
A correção de erros quânticos funciona ao combinar múltiplos qubits físicos para criar qubits confiáveis, chamados qubits lógicos. Esses qubits lógicos são mais estáveis e podem realizar cálculos com maior precisão. No entanto, até recentemente, os esforços de correção de erros em qubits quânticos tinham mostrado resultados insatisfatórios, muitas vezes piorando os cálculos ou apenas detectando erros sem efetivamente corrigi-los.
No novo estudo, os pesquisadores realizaram múltiplas rodadas de operações e correção de erros em oito qubits lógicos. Com o uso de técnicas de entrelaçamento quântico, conseguiram reduzir a taxa de erro dos cálculos para aproximadamente um décimo da taxa original, encontrada nos qubits físicos, que eram mais propensos a erros.
Recorde de Qubits Entrelançados e Avanços Promissores
Outro marco importante foi a realização de uma rede com 12 qubits lógicos entrelaçados, o maior número de qubits lógicos entrelaçados já registrado. Nesse estado, a taxa de erro foi reduzida a menos de um vigésimo da obtida ao utilizar qubits físicos tradicionais, o que evidencia a eficácia da correção de erros.
Krysta Svore, cientista da Microsoft, destaca a importância desse progresso. “A correção de erros está funcionando; isso é enorme. Esse é o caminho para uma computação quântica confiável,” afirma. O estudo foi conduzido em um computador quântico da Quantinuum, que utiliza 56 qubits compostos por íons eletricamente carregados.
Avanços e Desafios: A Caminho de um Computador Quântico Universal
Embora o avanço seja promissor, ainda há um longo caminho para alcançar o objetivo de um computador quântico universal – uma máquina capaz de realizar qualquer operação quântica. Segundo Ken Brown, engenheiro quântico da Universidade de Duke, o próximo grande desafio é reunir recursos suficientes para que os qubits lógicos realizem operações completas, sem depender de correções constantes.
Além disso, outro avanço recente na área foi apresentado por pesquisadores do Google, que demonstraram que a correção de erros quânticos aumenta o tempo de armazenamento de informações em qubits. Embora a equipe do Google não tenha realizado cálculos completos com essa técnica, o experimento reforça a viabilidade das correções de erros em diferentes abordagens.
Futuro da Computação Quântica e Possíveis Aplicações
Os cientistas acreditam que, à medida que os computadores quânticos aumentem o número de qubits lógicos, eles poderão realizar cálculos complexos que estão além do alcance dos computadores convencionais. Uma das possíveis aplicações inclui a realização de cálculos químicos avançados, como a busca por métodos eficientes de produção de fertilizantes e a remoção de carbono da atmosfera, o que seria um enorme passo no combate às mudanças climáticas.
A combinação de correção de erros quânticos com computação clássica e inteligência artificial abre novas possibilidades para descobertas que podem transformar diversos setores, desde a química até a ciência ambiental. “Nosso objetivo é salvar e nutrir o planeta,” ressalta Svore.
Conclusão
A capacidade de um computador quântico corrigir seus próprios erros marca um avanço significativo na computação quântica. Esse progresso aproxima a ciência da construção de máquinas confiáveis, capazes de enfrentar problemas de alta complexidade e potencialmente transformar áreas essenciais para o desenvolvimento humano.
