sexta-feira, 1 de maio de 2015

Cientistas dão passos decisivos para construir o primeiro computador quântico prático

ibm computacao quanticaCientistas da IBM fizeram avanços importantes para a construção de um computador quântico prático. Pela primeira vez, eles conseguiram detectar e medir os dois tipos de erros quânticos possíveis simultaneamente.

Esse passo é essencial para finalmente termos um computador mais avançado do que os atuais. O primeiro computador quântico poderia ser construído com apenas 50 bits quânticos (qubits) e ainda assim nenhuma combinação de supercomputadores de hoje o superariam.

O novo circuito

Os dois tipos de erros quânticos são bit-flip e phase-flip. Eles ocorrem em qualquer computador quântico real. Até agora, só era possível resolver um tipo de erro ou outro, mas nunca os dois ao mesmo tempo.

O novo e complexo circuito de bits da IBM, com base em uma rede quadrada de quatro qubits supercondutores num chip quadrado de cerca de 60 centímetros, permite que ambos os tipos sejam detectados simultaneamente.

Ao optar por um design quadrado em vez de uma matriz linear, o projeto da IBM mostra o melhor potencial para escalar a tecnologia, adicionando mais qubits para se chegar a um sistema quântico funcional.

Detecção de erros

Um dos grandes desafios da computação quântica é controlar ou remover a decoerência quântica – a criação de erros nos cálculos causados pela interferência de fatores como calor, radiação eletromagnética e defeitos de material. Esses erros são especialmente agudos em máquinas quânticas, uma vez que a informação quântica é muito frágil.

A peça mais básica de informação que um computador típico entende é o bit, que pode ter apenas dois valores: “1” ou “0”. Já um bit quântico (qubit) pode conter um valor de 1 ou 0, bem como os dois valores ao mesmo tempo. Isso se chama superposição e é designado como “0 + 1″.

Este estabelecimento de superposição é o que permite que os computadores quânticos escolham a solução correta entre milhões de possibilidades em um tempo muito mais rápido do que um computador convencional.

No entanto, dois tipos de erros podem ocorrer em tal estado de superposição. Um é chamado de bit-flip, que simplesmente inverte um 0 em 1 e vice-versa. Trabalhos anteriores já haviam mostrado como detectá-los em qubits. No entanto, faltava resolver os phase-flip. Esse erro inverte o sinal (+) da relação de fase entre 0 e 1.

O avanço

Todas as tecnologias qubits existentes são frágeis porque perdem a sua informação ao interagir com a matéria e radiação eletromagnética. Os pesquisadores têm encontrado formas de preservar essa informação muito mais tempo pela difusão dos dados através de muitos qubits físicos. “Código de superfície” é o nome técnico de um esquema de correção de erro que espalha informação quântica através de muitos qubits.

A equipe da IBM usou uma variedade de técnicas para testar os aspectos da informação quântica armazenada em qubits. Especificamente, conseguiram usar duas medições para revelar se ocorreu um erro de bit-flip ou de phase-flip a qualquer um dos qubits. Determinar a informação quântica conjunta nos qubits é um passo essencial para a correção de erro quântico sem destruir a informação contida dentro deles.

Como estes qubits podem ser projetados e fabricados com técnicas de silício padrão, a IBM antecipa que uma vez que vários qubits supercondutores sejam fabricados de forma confiável repetidamente e controlados com baixas taxas de erro, não haverá nenhum obstáculo fundamental para essa tecnologia quântica.

Aplicações

Embora computadores quânticos tenham sido tradicionalmente explorados para a criptografia, uma outra área interessante é o potencial de sistemas quânticos práticos de resolver problemas da física e da química que são insolúveis hoje.

Isso poderia permitir aos cientistas criar novos materiais, compostos e medicamentos sem experiências de tentativa e erro caras em laboratório, potencialmente aumentado a taxa e ritmo de inovação em muitos setores.  

Fonte: http://hypescience.com/cientistas-dao-passos-criticos-para-construir-o-primeiro-computador-quantico-pratico/



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