A ideia por trás da computação quântica existe há muito tempo, com o objetivo principal de criar supercomputadores capazes de calcular problemas complexos quase instantaneamente . Embora ainda não tenhamos visto um computador quântico totalmente funcional que se aproxime dessa visão geral, observamos muitos avanços. Um grande desafio da computação quântica é reunir todos os componentes em um ambiente estável e, em seguida, escalá-los sem comprometer essa estabilidade. O maior problema reside em como abordamos o escalonamento dos qubits — que são vitais para o processamento de informações e dados em computadores quânticos. No entanto, uma nova linha de pesquisa pode ajudar a mudar a forma como abordamos essa questão, fornecendo uma perspectiva totalmente nova sobre o escalonamento eficaz de qubits.
Embora tenhamos visto progressos promissores na computação quântica e em algoritmos futuristas , a escalabilidade geral da computação quântica ainda é pequena, e ter computadores quânticos reais e tangíveis que possam resolver alguns dos nossos problemas mais complexos ainda parece muito distante. De fato, algumas pesquisas apontam que precisaremos de computadores quânticos com vários milhões de qubits para termos alguma chance de uma aplicação comercial em breve. Então, como alcançar esse tipo de escalabilidade? Bem, alguns acreditam que uma abordagem superficial pode ser a resposta. Mas para entender completamente como essa abordagem funcionará e o que ela resolverá, precisamos analisar o problema mais de perto.
O problema reside nos qubits.
Assim como o bit é a unidade básica de informação nos computadores clássicos, o qubit é a unidade básica na computação quântica. Ele representa o bit quântico e, até agora, os pesquisadores têm enfrentado dificuldades incríveis para escalá-lo a um ponto que torne a computação quântica mais confiável e eficaz.
O problema de aumentar o número de qubits necessários em um computador quântico é que cada qubit físico é especialmente frágil e suscetível a ruídos. Isso significa que cada um desses qubits está sujeito a erros e, à medida que se adicionam mais qubits físicos em um mesmo local, observa-se um aumento na geração de ruído em torno das operações quânticas. Consequentemente, ocorre uma degradação mais acentuada da informação quântica, e essa degradação pode ocorrer em questão de microssegundos, segundo algumas especulações.
Para ajudar a superar esses problemas de ruído, os cientistas desenvolveram um processo conhecido como correção de erros quânticos — que essencialmente visa adicionar uma nova peça ao quebra-cabeça, chamada qubits lógicos, que têm a função de filtrar o ruído e manter os qubits e a forma como processam informações sob controle. No entanto, os pesquisadores têm obtido sucesso limitado em aumentar a quantidade de qubits físicos e lógicos em um computador quântico, mantendo a quantidade de erros abaixo de um determinado limite.
Encontrando um novo caminho a seguir
Em um novo estudo da Universidade de Columbia, pesquisadores destacaram como criaram alguns dos maiores arranjos quânticos já produzidos, utilizando uma abordagem de superfície que combina lasers potentes e pinças ópticas para capturar átomos individuais, permitindo "níveis de controle sem precedentes sobre átomos e moléculas individuais". Além disso, o sucesso observado neste estudo provém diretamente de uma nova abordagem para a criação dos arranjos de pinças ópticas, que os pesquisadores denominam metassuperfícies. Esses arranjos não são compostos por pinças físicas como se poderia imaginar, é claro. Em vez disso, são feixes de luz altamente focalizados, suficientemente fortes para aprisionar pequenos objetos, como átomos.
Ao contrário das tentativas tradicionais de escalonamento de qubits, as metassuperfícies utilizam matrizes bidimensionais de "pixels de tamanho nanométrico" que captam um único feixe de luz e o moldam em um padrão uniforme e único em toda a superfície. A equipe conseguiu aprisionar 1.000 átomos de estrôncio — que podem funcionar naturalmente como qubits — usando esse método, e afirma que ele pode ser ampliado para capturar ainda mais. A questão é que esse método de escalonamento permite o uso de átomos idênticos em toda a superfície, o que deve torná-los mais estáveis. Os pesquisadores afirmam que seu próximo objetivo é capturar cem mil átomos.
Novas abordagens como essa podem impulsionar significativamente outras pesquisas quânticas. Recentemente, pesquisadores conseguiram realizar a "teletransportação" usando supercomputadores quânticos . Embora empolgante por si só, trata-se, em última análise, apenas de compartilhar dados entre dois computadores — não exatamente o momento "Teletransporte-me, Scotty" que os fãs de "Star Trek" provavelmente esperavam. Mas, com sistemas quânticos mais escaláveis, é impossível prever o que mais os cientistas poderão realizar.
Fonte: BGR
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