IA ajuda a China a criar os maiores conjuntos de átomos para futuros computadores quânticos

Cientistas chineses relataram um grande avanço na computação quântica, criando os maiores conjuntos de 2.024 átomos de rubídio do mundo. O trabalho, publicado na revista Physical Review Letters, já foi aclamado pelos revisores como um grande passo no avanço da física quântica envolvendo átomos. A nova plataforma utiliza inteligência artificial e pinças ópticas para criar conjuntos de átomos 10 vezes maiores que os anteriores.

Gato de Schrödinger, desenhado com 550 átomos de rubídio. Fonte da imagem: Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

Cada átomo na matriz atua como um qubit, a unidade básica da computação quântica. O estudo é uma continuação do trabalho de um grupo de físicos da Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

Ao contrário de outras abordagens para a construção de computadores quânticos, como o uso de circuitos supercondutores ou íons, átomos ultrafrios neutros são mais estáveis e controláveis quando ampliados. No entanto, os sistemas baseados em átomos têm sido limitados até agora a matrizes de algumas centenas de elementos devido ao lento processo de posicionamento, em que cada átomo é movido individualmente por pinças ópticas na forma de um laser.

A equipe da universidade, juntamente com cientistas do Laboratório de Inteligência Artificial de Xangai, desenvolveu um sistema alimentado por IA que utiliza um modulador de luz espacial de alta velocidade para mover átomos simultaneamente para o lugar certo. Isso possibilitou a criação de um arranjo perfeito de 2.024 átomos em apenas 60 ms, com o tempo de rearranjo independente do tamanho do arranjo, abrindo caminho para um maior escalonamento do número de qubits.

Em laboratório, o sistema demonstrou uma precisão impressionante: operações com um qubit foram realizadas com uma precisão de 99,97%, e com dois qubits, 99,5%. A precisão na determinação do estado dos qubits atingiu 99,92%, comparável aos resultados obtidos nos principais institutos do mundo. No entanto, a versão atual do sistema apresenta limitações: em modelos 3D, os átomos só podem ser movidos dentro de uma camada, e o tamanho da matriz é limitado pela potência e precisão dos lasers utilizados. Assim, os resultados obtidos destacam o potencial da tecnologia, mas requerem melhorias adicionais para a criação de computadores quânticos escaláveis.

Para avançar ainda mais, os cientistas planejam desenvolver lasers mais potentes e moduladores de luz de alta precisão. A capacidade de organizar perfeitamente dezenas de milhares de átomos em matrizes previsíveis pode ser a base para a criação de computadores quânticos confiáveis no futuro. Este avanço confirma a liderança da China em tecnologia quântica e abre novos horizontes para pesquisas que visam superar as limitações atuais e alcançar a implementação prática da computação quântica.