O Google alcançou um novo marco na computação quântica com seu chip Sycamore, um processador de 67 qubits, que conseguiu superar os supercomputadores mais rápidos em testes específicos. Um estudo recente, publicado em 9 de outubro na revista Nature, revela que o Sycamore atingiu uma “fase de ruído fraco”, onde foi capaz de realizar cálculos tão complexos que superam o desempenho dos supercomputadores clássicos.
A equipe da Google Quantum AI, liderada pelo pesquisador Alexis Morvan, explorou como as unidades de processamento quântico (QPUs) podem alcançar uma “fase estável computacionalmente complexa”, tornando possível a realização de operações em uma escala que, até então, era exclusiva dos supercomputadores. Essa descoberta representa um passo significativo na corrida para alcançar a chamada “supremacia quântica” — o ponto em que computadores quânticos realizam tarefas que seriam impossíveis para máquinas clássicas.
O que torna o Sycamore tão poderoso?
Diferente dos bits usados pelos computadores clássicos, que processam informações de maneira sequencial, os qubits do Sycamore funcionam com base nos princípios da mecânica quântica, permitindo o processamento de múltiplos cálculos em paralelo. Isso significa que cálculos que levariam milhares de anos para um supercomputador clássico podem ser realizados em segundos por um processador quântico, como o Sycamore, quando ele entra na fase de “ruído fraco”.
Essa fase de “ruído fraco” é fundamental para o desempenho do processador, pois permite que ele execute cálculos complexos com uma taxa de erros relativamente baixa. Contudo, os qubits são altamente sensíveis a fatores externos, como mudanças de temperatura e campos magnéticos, o que aumenta a probabilidade de erros. Aproximadamente 1 em cada 100 qubits falha, uma taxa muito maior do que os bits clássicos, que apresentam apenas 1 erro em cada bilhão de bilhões de bits.
Apesar desses desafios, os cientistas do Google usaram uma técnica chamada amostragem de circuitos aleatórios (RCS) para testar a eficiência do Sycamore. Esse método é considerado o mais difícil para avaliar a fidelidade de um computador quântico e foi usado para medir o desempenho de uma grade 2D de qubits supercondutores, um dos tipos mais comuns de qubits, resfriados a temperaturas próximas ao zero absoluto.
O desafio da correção de erros da Google
Embora o experimento do Google mostre que os computadores quânticos podem superar os supercomputadores em tarefas específicas, ainda existem desafios significativos a serem resolvidos. Devido à alta sensibilidade dos qubits, a correção de erros quânticos é uma área crucial para o avanço da tecnologia. A cada aumento no número de qubits, o ruído se torna um problema maior, exigindo técnicas complexas para manter a estabilidade dos cálculos.
Atualmente, a maioria dos processadores quânticos conta com dezenas ou centenas de qubits, mas para alcançar o pleno potencial da computação quântica — e a supremacia quântica — seria necessário desenvolver máquinas com milhões de qubits estáveis. “Nosso próximo desafio é demonstrar uma aplicação ‘além do clássico’ com impacto no mundo real”, disseram os representantes da Google Quantum AI.
O futuro da computação quântica
A computação quântica tem o potencial de transformar áreas que exigem cálculos extremamente complexos, como a simulação de moléculas para o desenvolvimento de medicamentos, otimização de redes e segurança criptográfica. O experimento do Google sugere que, apesar dos desafios, é possível alcançar avanços significativos com os recursos e tecnologias disponíveis hoje.
No entanto, o desenvolvimento de sistemas com qubits em larga escala e com correção de erros eficaz ainda é uma barreira. A expectativa é que, com os avanços contínuos em hardware e algoritmos quânticos, os computadores quânticos eventualmente revolucionem setores inteiros da ciência e da tecnologia.
Com esse progresso, a pesquisa do Google demonstra que a era da computação quântica está se aproximando, e a expectativa global é que em breve veremos aplicações práticas dessa tecnologia inovadora.
