Computao quntica sem erros demonstrada na prtica

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 26/05/2022

Qubits lgicos

Lukas Postler e seus colegas da Universidade de Innsbruck, na ustria, construram o primeiro processador quntico que executa qualquer clculo sem erros.

A correo de erros um dos principais entraves construo de computadores qunticos com aplicaes prticas porque os qubits so inerentemente suscetveis a distrbios e, portanto, provavelmente sempre exigiro mecanismos de correo de erros – e no s da perda de um dado que estamos falando, mas da possibilidade de que os erros se propaguem descontroladamente no sistema.

Todas as operaes realizadas por um processador quntico podem ser divididas em computaes mais simples, feitas pelas chamadas portas qunticas, que podem envolver pegar dois resultados e gerar um outro, ou inverter o valor de um bit, entre vrias outras. Em outras palavras, as portas so blocos de construo para clculos mais complicados.

Postler criou um conjunto de portas que mantm at mesmo os mais complexos clculos livres de erros.

Essa porta universal foi implementada em um processador quntico de armadilha de ons, composto por 16 qubits na forma de tomos de clcio presos por lasers. Mas, em vez de armazenar um dado em cada qubit – o que gera muitos erros – a informao quntica foi armazenada de forma distribuda em dois qubits lgicos, cada um composto por sete tomos.

A seguir, os pesquisadores implementaram operaes nos qubits lgicos de forma que os erros causados pelas operaes fsicas subjacentes tambm possam ser detectados e corrigidos, o que pode ser feito graas grande redundncia.

Computao quntica tolerante a falhas

Alm de implementar a primeira computao quntica tolerante a falhas, a equipe fez isso em um conjunto de portas lgicas universais.

“A implementao tolerante a falhas requer mais operaes do que operaes no tolerantes a falhas. Isso introduzir mais erros na escala de tomos nicos, no entanto as operaes experimentais nos qubits lgicos so melhores do que as operaes lgicas no tolerantes a falhas. O esforo e a complexidade aumentam, mas a qualidade resultante melhor,” disse o professor Thomas Monz.

Com isto, esto agora demonstrados experimentalmente todos os blocos de construo necessrios para a computao tolerante a falhas em um computador quntico. A tarefa agora implementar esses mtodos em computadores qunticos maiores e, portanto, mais teis.

A equipe garante que os mtodos que eles usaram em seu processador quntico de armadilha de ons tambm podem ser usados em outras arquiteturas para computadores qunticos.

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