Computadores quânticos pode ultrapassar nossos computadores clássicos mais rápidos em áreas muito específicas, sugere um experimento inovador.
Os pesquisadores do Google Quantum AI descobriram uma “fase estável computacionalmente complexa” que pode ser alcançada com os existentes unidades de processamento quântico (QPUs), também conhecidos como processadores quânticos.
Isso significa que quando os computadores quânticos entram nesta “fase de ruído fraco” específica, eles podem realizar cálculos computacionalmente complexos que superam o desempenho do supercomputadores mais rápidos. A pesquisa – liderada por Alexis Morvanpesquisador de computação quântica do Google – foi publicado em 9 de outubro na revista Natureza.
“Estamos focados no desenvolvimento de aplicações práticas para computadores quânticos que não podem ser feitas em um computador clássico”, disseram representantes do Google Quantum AI à WordsSideKick.com por e-mail. “Esta pesquisa é um passo significativo nessa direção. Nosso próximo desafio é demonstrar uma aplicação 'além do clássico' com impacto no mundo real.”
No entanto, os dados produzidos pelos computadores quânticos ainda são barulhentos, o que significa que eles ainda precisam fazer uma “correção de erros” quântica bastante intensa à medida que o número de qubits aumenta para que os qubits permaneçam na “fase de ruído fraco”, acrescentaram.
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Qubitsque estão incorporados em QPUs, baseiam-se nos princípios de mecânica quântica para executar cálculos em paralelo, enquanto os bits de computação clássicos só podem processar dados em sequência. Quanto mais qubits houver em uma QPU, mais exponencialmente poderosa a máquina se tornará. Devido a essas capacidades de processamento paralelo, cálculos que levariam milhares de anos para serem realizados por um computador clássico poderiam ser realizados por um computador quântico em segundos.
Mas os qubits são “ruidosos”, o que significa que são altamente sensíveis e propensos a falhas devido a interferências; aproximadamente 1 em cada 100 qubits falhacontra 1 em 1 bilhão, bilhão de bits. Os exemplos incluem perturbações ambientais, como mudanças de temperatura, campos magnéticos ou mesmo radiação do espaço.
Esta alta taxa de erro significa que para alcançar a “supremacia quântica”, seriam necessárias tecnologias de correção de erros extremamente proficientes – que ainda não existem – ou um computador quântico com milhões de qubits. Dimensionar computadores quânticos não é fácil, com o maior número de qubits em um única máquina hoje com aproximadamente 1.000.
Mas o novo experimento conduzido por cientistas do Google sugere que os computadores quânticos podem suportar os atuais níveis de ruído e superar os computadores clássicos em cálculos específicos. No entanto, a correção de erros ainda pode ser necessária quando as máquinas são ampliadas.
Os cientistas usaram um método conhecido como amostragem de circuito aleatório (RCS) para testar a fidelidade de uma grade 2D de qubits supercondutores, que são um dos tipos mais comuns de qubits e feitos de um metal supercondutor suspenso em temperaturas próximas de zero absoluto. O RCS é um benchmark que mede o desempenho de um computador quântico em comparação com o de um supercomputador clássico, e é o benchmark mais difícil de realizar em um computador quântico, disseram os cientistas.
Os experimentos revelaram que qubits funcionais podem fazer a transição entre uma primeira fase e uma segunda fase, chamada de “fase de ruído fraco”, desencadeando certas condições. Nos experimentos, os cientistas aumentaram artificialmente o ruído ou retardaram a propagação do correlações quânticas. Nesta segunda, “fase de ruído fraco”, o cálculo era complexo o suficiente para que eles concluíssem que um computador quântico poderia superar um computador clássico. Eles demonstraram isso no chip Sycamore de 67 qubit do Google.
“Este é um ponto de partida na jornada para chegar a aplicações do mundo real, ou além das aplicações comerciais clássicas”, disseram representantes do Google Quantum AI. “Essas aplicações não devem ser replicáveis em um computador clássico. Nossos resultados nesta pesquisa são um passo significativo nessa direção. Se você não consegue vencer no benchmark RCS, não consegue vencer em mais nada.”
