Foi alcançado mais um grande recorde na computação quântica, e por uma margem expressiva: físicos construíram uma matriz com 6,100 qubits, a maior do seu género e muito acima dos cerca de mil qubits presentes nos sistemas anteriores.
O feito é de cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que recorreram a átomos de césio como qubits. Para os manter tão estáveis quanto possível, prenderam-nos através de um complexo sistema de lasers que funciona como pinças.
Ao contrário dos bits clássicos dos computadores convencionais, os qubits tiram partido da chamada sobreposição. Em vez de assumirem apenas os estados binários 1 ou 0, representam uma distribuição de probabilidades, permitindo algoritmos capazes de resolver problemas fora do alcance dos métodos de computação tradicionais.
Matriz de 6,100 qubits para computação quântica
Ainda assim, serão necessários muitos qubits para tornar os algoritmos quânticos práticos. Uma das razões para estas grandes matrizes é a correcção de erros, que ajuda a lidar com a fragilidade inerente dos qubits ao disponibilizar redundância para verificar o funcionamento da máquina.
"Este é um momento empolgante para a computação quântica com átomos neutros", afirma o físico Manuel Endres. "Já conseguimos ver um caminho para computadores quânticos de grande escala com correcção de erros. Os elementos fundamentais estão reunidos."
O aumento do número de qubits não foi possibilitado por uma única descoberta, mas sim por uma sequência de progressos de engenharia em várias áreas essenciais, desde as pinças a laser até à câmara de vácuo ultra-alto, ou seja, de pressão muito baixa.
A estabilidade também tem sido um obstáculo nos sistemas de computação quântica. As inovações introduzidas nesta nova matriz mantiveram os qubits num estado de sobreposição durante quase 13 segundos, praticamente dez vezes mais do que as configurações anteriores tinham conseguido.
Além disso, foi possível manipular qubits individuais com 99.98 por cento de precisão, estabelecendo uma referência importante para a programabilidade da tecnologia quântica.
"É frequente pensar-se que uma grande escala, com mais átomos, implica sacrificar a precisão, mas os nossos resultados mostram que conseguimos ter ambos", diz o físico Gyohei Nomura.
"Os qubits não têm utilidade sem qualidade. Agora temos quantidade e qualidade."
Estabilidade e entrelaçamento nos próximos computadores quânticos
Para que os computadores quânticos se tornem uma alternativa prática aos supercomputadores modernos, serão precisos mais qubits e níveis de estabilidade ainda superiores. Os especialistas estão a abordar este desafio por vários caminhos, pelo que os recordes de determinados tipos de computador quântico não se aplicam necessariamente a outros.
Em seguida, os investigadores terão de explorar o entrelaçamento, que permitirá ao sistema passar do armazenamento de informação para o seu processamento efectivo. Num futuro não muito distante, estes computadores poderão ser usados para descobrir novos materiais, matéria e leis fundamentais da física.
"É empolgante estarmos a criar máquinas que nos ajudam a aprender sobre o Universo de formas que só a mecânica quântica nos pode ensinar", afirma a física Hannah Manetsch.
A investigação foi publicada na Nature.
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