IBM anuncia avanços rumos ao computador quântico

O chip de silício medindo 8mm x 4mm contém apenas 3 qubits. Um sistema equivalente que alcançasse 250 qubits teria mais dados (0s e 1s) do que há estrelas no Universo. [Imagem: IBM Research]

Erros quânticos
Cientistas da IBM anunciaram avanços importantes rumo à construção de um computador quântico - ou, pelo menos, de um computador híbrido eletrônico-quântico.
Os avanços foram conseguidos na correção de erros e na manutenção da integridade dos dados gravados nos bits quânticos, os qubits.
Dentre as várias tecnologias sendo pesquisadas para a computação quântica, Matthias Steffen e seus colegas optaram pelos qubits supercondutores.
A principal vantagem dessa plataforma é que os futuro chips quânticos poderiam ser construídos com a mesma tecnologia hoje usada para o silício, o que pode facilitar sua construção em larga escala.
Um dos maiores desafios a vencer no caminho de uma computação quântica prática é a chamada decoerência quântica - essencialmente a perda dos dados dos qubits, que pode ser induzida por defeitos no material, por radiação eletromagnética, ou até mesmo pelo calor.
É necessário manter os dados em cada qubit, de forma confiável, por um tempo longo o suficiente para que esses dados possam ser usados para a realização de cálculos.
Tempo de vida dos dados
A equipe da IBM agora alcançou um tempo de vida do dado no qubit de 100 microssegundos, mais do que o dobro do melhor resultado obtido anteriormente.
O feito foi obtido em um sistema de qubits 3-D, ou qubits supercondutores, um esquema proposto por uma equipe da Universidade de Yale há cerca de dois anos.
Em um experimento separado, usando qubits 2D, o tempo de vida do dado no qubit alcançou uma ordem de magnitude a menos, ou seja, 10 microssegundos.

Estes são os dois qubits 3D, feito de materiais supercondutores contidos em uma cavidade que mede 3,8 centímetros. O qubit propriamente dito mede 1 mm, mas espera-se que a miniaturização possa ser aplicada a todo o conjunto. [Imagem: IBM Research]

Segundo os pesquisadores, "este valor atinge o limite mínimo para permitir o uso de esquemas efetivos de correção de erros, e sugere que os cientistas podem começar a focar em aspectos mais amplos de engenharia, já com vistas à escalabilidade."
Os ganhos foram testados em um sistema de apenas dois qubits, realizando uma operação lógica chamada CNOT (NOT controlado).
Graças ao longo tempo de vida do qubit - aquele dos 10 microssegundos - a operação alcançou uma taxa de sucesso de 95%.
Computador híbrido eletrônico-quântico
O grupo acredita que o tempo de vida do qubit permitirá a implementação futura de esquemas de correção de erros - um sistema de correção de erros exige um mínimo de 3 qubits.
O objetivo final é eliminar as taxas de insucesso, aproximando a confiabilidade das operações dos 100%, como é necessário em um computador prático.
Para entender melhor essa busca por robustez para os bits quânticos, veja a matéria:

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Apesar das grandes expectativas criadas por um computador quântico autêntico, os pesquisadores da IBM estão apostando em um enfoque híbrido, em que componentes quânticos são mesclados com os componentes tradicionais dos processadores eletrônicos.
Segundo a empresa, transistores quânticos estarão nos computadores por volta de 2017.
Esse foi também o caminho seguido pela D-Wave, a primeira empresa a colocar um processador híbrido quântico-eletrônico no mercado.