Os físicos do Google provam que a computação quântica pode eliminar completamente os erros

Qubits – bits quânticos – mantêm estados quânticos por um período tão curto que é extremamente difícil computar com eles. Qualquer ruído no sistema destrói os estados dos qubits e leva a erros. Os físicos do Google conseguiram provar que os erros na computação quântica podem ser quase completamente evitados se o sistema de correção de erros for organizado de maneira adequada.

O processador quântico do sistema Google Sycamore. Fonte da imagem: Google

Na publicação Nature, um grupo de pesquisadores do Google relatou que um qubit lógico pode manter um estado quântico sem destruição por um tempo indefinidamente longo, enquanto hoje, na mesma instalação criogênica do Google Sycamore, o ruído destrói o estado quântico de um qubit após cerca de 15 μs. Para organizar um qubit lógico absolutamente confiável e adequado para computação quântica programável, “apenas” cerca de 1000 qubits físicos são necessários

Isso não quer dizer que os cientistas do Google descobriram a América. A técnica para duplicar o estado quântico de um qubit lógico nos estados quânticos de três qubits físicos tem sido usada por um longo tempo e dá seu resultado – mesmo que ocorra um erro em um dos três qubits físicos, os outros dois provavelmente mostrar o verdadeiro estado do qubit lógico. Um passo à frente dos pesquisadores do Google é que eles praticamente provaram que o tempo de retenção de um estado quântico de um qubit lógico cresce exponencialmente com o aumento do número de qubits físicos por qubit lógico.

No experimento configurado com 11 qubits físicos por qubit lógico, a probabilidade de um erro de confinamento de estado quântico após 50 μs foi reduzida de 40% para 0,2%. Ao mesmo tempo, o Google ainda não pode se orgulhar de corrigir simultaneamente os dois tipos de erros: com inversões de bits aleatórias e com inversões de fase aleatórias. Isso é planejado para ser eliminado usando os chamados códigos de superfície – matrizes bidimensionais de qubits lógicos e físicos. Os códigos de superfície prometem reduzir significativamente a necessidade de qubits físicos para correção de erros, caso contrário, as 1000 peças declaradas por um valor lógico não são nada encorajadoras.