Pesquisadores do Chalmers solucionam grande obstáculo para computadores quânticos robustos e duráveis

São PauloPesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, desenvolveram um novo sistema que resolve um grande problema na computação quântica. Os sistemas quânticos atuais ou realizam tarefas complexas, mas são ruidosos e propensos a erros, ou são estáveis, mas ruins em cálculos. Esta nova solução reduz esse problema, resultando em computadores quânticos mais confiáveis e duradouros.

Computadores quânticos utilizam qubits, que podem representar 1 e 0 simultaneamente graças à superposição. No entanto, qubits são suscetíveis a erros devido a interferências eletromagnéticas e flutuações magnéticas, limitando o tempo de operação dos computadores quânticos. Para resolver problemas complexos, os pesquisadores precisam gerenciar bem os estados quânticos. Contudo, existe um desafio: sistemas eficientes em corrigir erros e com longo tempo de operação têm dificuldade em controlar estados quânticos, e o contrário também ocorre.

Pesquisadores da Universidade de Chalmers desenvolveram um novo sistema que consegue realizar tarefas complexas em um sistema quântico com múltiplos estados muito mais rapidamente do que era possível antes.

Principais características do sistema Chalmers incluem:

• Capacidade de realizar operações complexas rapidamente
• Recursos aprimorados de correção de erros
• Uso de computação quântica de variáveis contínuas
• Compatibilidade com computadores quânticos supercondutores atuais

Qubits se distinguem dos bits dos computadores clássicos porque podem representar simultaneamente 1 e 0. Sistemas físicos que utilizam qubits são muito suscetíveis a erros, e por isso os pesquisadores estão buscando novas maneiras de detectá-los e corrigi-los. O sistema da Chalmers emprega um tipo de computação quântica chamado computação quântica de variáveis contínuas e utiliza osciladores harmônicos para codificar informações de forma simples.

Esses dispositivos são compostos por tiras finas de material supercondutor colocadas sobre uma base isolante, formando ressonadores de micro-ondas. Eles são altamente compatíveis com os mais recentes computadores quânticos supercondutores.

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Computação Quântica com Variáveis Contínuas Avança com Correção de Erros

A computação quântica com variáveis contínuas tem aperfeiçoado a correção de erros, mas inicialmente enfrentava dificuldades em executar tarefas complexas. Tentativas anteriores de utilizar osciladores harmônicos com sistemas de controle, como aqueles baseados em sistemas quânticos supercondutores, encontraram o efeito Kerr, que prejudica os estados quânticos. Para resolver esse problema, pesquisadores de Chalmers colocaram um dispositivo de sistema de controle dentro do oscilador.

Este método mantém os estados quânticos organizados e permite um controle preciso. Consequentemente, pode realizar novas operações de portas de forma extremamente rápida. Essa abordagem preserva as vantagens dos osciladores harmônicos, como uma tolerância a falhas eficiente, enquanto também possibilita um controle exato dos estados quânticos.

Pesquisadores publicaram um estudo na Nature Communications apresentando um método que combina correção de erros e operações complexas. Eles desafiaram a prática comum de manter elementos supercondutores separados de osciladores quânticos. Colocando o dispositivo de controle dentro do oscilador, conseguiram realizar operações rápidas sem interferir nos estados quânticos.

Pesquisadores acreditam que este novo sistema pode resultar em computadores quânticos mais fortes e eficientes, capazes de resolver problemas complexos e gerenciar erros com eficácia. Este avanço é um passo crucial para tornar a computação quântica prática e poderosa uma realidade.