Os cientistas criaram um qubit “invencível” com uma capacidade natural de corrigir erros de cálculo

A incerteza quântica promete aumentar o desempenho do computador e ao mesmo tempo mata a computação com a sua sensibilidade às mais pequenas perturbações no ambiente. Para cálculos quânticos sem erros, mil qubits físicos devem ser representados por um único qubit lógico. Isso não pode ser chamado de outra coisa senão desperdício. Este é um problema que os cientistas alemães, checos e japoneses prometeram resolver.

Os cientistas criaram um “gato de Schrödinger” a partir de fótons. Fonte da imagem: Peter van Loock

O método tradicional envolve a criação de qubits individuais – supercondutores, a partir de átomos frios e neutros, fótons ou alguma outra forma – e então emaranhá-los uns com os outros. Somente o emaranhamento de qubits permite executar algoritmos quânticos neles e obter resultados sem erros, desde que todas as condições necessárias sejam atendidas. Cientistas das universidades de Mainz (Alemanha), Olomouc (República Tcheca) e Tóquio (Japão) propuseram uma solução elegante que implementa três possibilidades em uma: combinar múltiplos fótons em um curto pulso de luz com a capacidade inata do sistema de corrigir erros.

«Embora o sistema consista apenas em um pulso de laser e seja, portanto, muito pequeno, ele pode – em princípio – eliminar erros imediatamente. Assim, não há necessidade de gerar fótons individuais como qubits usando múltiplos pulsos de luz e depois forçá-los a interagir como qubits lógicos, disse o professor Peter van Loock, da Universidade de Mainz. “Nosso pulso de laser foi convertido em um estado óptico quântico, o que nos dá uma capacidade inata de corrigir erros.”

Na verdade, estamos falando sobre a criação de um pulso a partir de vários fótons emaranhados (todos descritos por uma função de onda). Por um lado, este ainda é um pacote de partículas elementares, que pode ser representado como uma combinação de vários qubits físicos em um qubits lógicos. Mas, por outro lado, este é um objeto bastante pequeno, se assim podemos dizer sobre um pulso curto, que pode ser considerado como um único qubit, tanto físico quanto lógico, com uma função de correção de erros, o que pode simplificar significativamente a criação de computadores quânticos universais livres de erros.

Finalmente, ao contrário das plataformas qubit supercondutoras criogênicas da IBM e do Google, os qubits ópticos permitem a operação em temperatura ambiente, um ponto crítico para a ampla comercialização de plataformas quânticas.