Interconexão de qubits pode tirar computadores quânticos dos laboratórios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/02/2023

Estes são os dois módulos QCCD que foram conectados pela equipe.
[Imagem: Ion Quantum Technology Group/University of Sussex]

Computador quântico modular

Com a computação quântica adquirindo ares de moda no campo da tecnologia, não passa um dia sem que alguma equipe alegue ter posto de pé o Ovo de Colombo das tecnologias quânticas, algo que finalmente traria para o presente os inúmeros futurismos tão esperados - e tão prometidos.

Apesar de muitos alardes, contudo, progressos reais estão acontecendo, como o anunciado agora por Mariam Akhtar e colegas da Universidade de Sussex, no Reino Unido.

A pesquisadora conseguiu conectar dois chips quânticos um no outro e fazer com que os dois troquem dados em alta velocidade e confiabilidade. Essa interconexão é essencial para chegarmos aos computadores quânticos práticos, que precisarão de um número de qubits muito maior do que os feitos até agora.

Para se construir computadores quânticos práticos, com um número suficiente de qubits, será preciso interconectar pequenos chips, de maneira similar à conexão dos pentes de memória dos computadores atuais. A dificuldade é que os qubits são muito sensíveis a ruídos, perdendo os dados facilmente. Assim, fazê-los conversar entre si, estando em chips diferentes, não é uma tarefa trivial.

Foi isto o que Akhtar conseguiu fazer agora, viabilizando a primeira interconexão segura entre dois chips quânticos. Campos elétricos permitem que os qubits se movam de um microchip para outro com velocidade e precisão sem precedentes. Isso permite que os chips se encaixem como um quebra-cabeça para criar um computador quântico mais poderoso.

Depois de conectar os dois módulos e fazê-los trocar dados, a equipe também confirmou que a natureza quântica do qubit permaneceu intacta após o transporte - por exemplo, que o qubit pode ser 0 e 1 ao mesmo tempo.

"No momento, temos computadores quânticos com microchips muito simples. O que alcançamos aqui é a capacidade de criar computadores quânticos extremamente poderosos, capazes de resolver alguns dos problemas mais importantes para as indústrias e a sociedade," disse o professor Winfried Hensinger, coordenador da equipe.

Qubit iônico comunicando-se com seu par em outro chip.
[Imagem: Ion Quantum Technology Group/University of Sussex]

Interligação dos qubits

O salto qualitativo dado pela equipe envolve a interconexão dos qubits e suas unidades lógicas.

A técnica mais usada hoje envolve montar os qubits como se montam os píxeis do sensor de uma câmera digital, colocando-os em uma matriz sobre uma pastilha - os sensores das câmeras são conhecidos como CCDs (Charge-Coupled Device), e as matrizes de qubits são QCCDs, ou CCDs quânticos (Quantum Charge-Coupled Device).

"No entanto, o número de qubits que podem ser hospedados em um único módulo de computação quântica é limitado pelo tamanho do chip usado. Portanto, uma abordagem modular é de importância crítica e requer conexões quânticas entre módulos individuais," explica a equipe.

E foi isto o que Mariam conseguiu fazer, trocando dados entre dois módulos de qubits - a equipe usa qubits de íons aprisionados - com uma confiabilidade de 99,999993% em velocidades recordes, alcançando o tráfego de 2.424 íons por segundo. Isso mostra, segundo a equipe, que os chips podem ser interconectados para criar um computador quântico mais poderoso.

"Além disso, mostramos que o link não afeta mensuravelmente a coerência de fase do qubit. O link de matéria quântica constitui um mecanismo prático para a interconexão de dispositivos QCCDs. Nosso trabalho facilitará a implementação de computadores quânticos modulares capazes de computação quântica em escala prática tolerante a falhas," concluiu a equipe.

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