A IBM lança o primeiro chip quântico de 1.000 qubits
A IBM recentemente apresentou um grande avanço no campo da computação quântica, revelando um computador quântico com mais de 1.000 qubits, comparáveis aos bits dos computadores convencionais. A empresa, no entanto, decidiu redirecionar seu foco para aprimorar a tolerância a erros de seus dispositivos, em vez de apenas aumentar seu tamanho.
A IBM tem uma longa trajetória de inovações em computação quântica, com um histórico de quase dobrar anualmente o número de qubits em seus computadores. O mais recente, batizado de Condor, foi lançado em 4 de dezembro e possui 1.121 qubits supercondutores dispostos em um padrão de colmeia. Este modelo é o mais recente da série de chips inovadores da IBM, que seguem nomes de aves, incluindo uma versão de 127 qubits em 2021 e uma de 433 qubits no ano anterior.
Os computadores quânticos são vistos como a próxima fronteira na capacidade de processamento, capazes de realizar cálculos complexos que estão fora do alcance dos computadores clássicos. Eles utilizam princípios da mecânica quântica, como o emaranhamento e a superposição, permitindo que os qubits existam simultaneamente em vários estados combinados.
Entretanto, os estados quânticos são notoriamente delicados e propensos a erros. Para contornar esse problema, físicos têm experimentado combinar vários qubits físicos – presentes em circuitos supercondutores ou em íons individuais – para formar um único ‘qubit lógico’.
Em uma mudança de estratégia, a IBM também apresentou um chip chamado Heron, com 133 qubits e uma taxa de erro significativamente reduzida, três vezes menor que a de seus processadores quânticos anteriores.
Especialistas na área estimam que técnicas avançadas de correção de erros podem exigir mais de 1.000 qubits físicos para representar cada qubit lógico. Assim, um computador quântico eficaz necessitaria de milhões de qubits físicos.
Recentemente, físicos têm se entusiasmado com uma nova abordagem de correção de erros, conhecida como verificação de paridade de baixa densidade quântica (qLDPC). Pesquisas da IBM indicam que este método pode reduzir a quantidade necessária de qubits físicos em uma décima parte ou mais. Com foco nessa nova técnica, a IBM planeja desenvolver chips capazes de acomodar alguns qubits corrigidos por qLDPC, utilizando cerca de 400 qubits físicos, e interconectar esses chips.
Mikhail Lukin, físico da Universidade de Harvard, elogiou o trabalho teórico da IBM nesta abordagem. No entanto, ele apontou os desafios significativos na implementação com qubits supercondutores, prevendo que poderia levar anos até que um experimento inicial seja testado. A equipe de Lukin investigou possibilidades semelhantes usando átomos individuais em vez de loops supercondutores.
O método qLDPC requer que cada qubit se conecte diretamente com pelo menos seis outros, um desafio, considerando que chips supercondutores típicos têm qubits conectados a apenas dois ou três vizinhos. Oliver Dial, físico de matéria condensada e diretor de tecnologia da IBM Quantum, mostrou-se confiante na estratégia da IBM de adicionar uma camada extra ao design de seus chips quânticos para possibilitar essas conexões adicionais.
O novo roteiro de pesquisa quântica da IBM prevê a realização de cálculos práticos, como a simulação do funcionamento de moléculas catalisadoras, até o final da década. Dial comentou sobre a concretização desse objetivo de longa data, enfatizando a importância de agora ter um caminho visível para alcançá-lo. [Nature]
