A corrida para construir computadores quânticos cada vez maiores está esquentando, com várias tecnologias competindo por um papel em dispositivos futuros. Cada plataforma potencial tem pontos fortes e fracos, mas pouco foi feito para comparar diretamente o desempenho dos primeiros protótipos. Agora, pesquisadores do JQI realizaram um teste de benchmark inédito de dois pequenos computadores quânticos construídos com tecnologias diferentes.

O time, trabalhando com JQI Fellow Christopher Monroe e liderado pelo pesquisador de pós-doutorado Norbert Linke, avaliou seu próprio computador quântico de pequena escala em relação a um dispositivo construído pela IBM. Ambas as máquinas usam cinco qubits - as unidades fundamentais de informação em um computador quântico - e ambas as máquinas têm taxas de erro semelhantes. Mas, embora o dispositivo JQI dependa de cadeias de íons atômicos aprisionados, O IBM Q usa regiões acopladas de material supercondutor.

Para fazer sua comparação, a equipe JQI executou vários programas quânticos nos dispositivos, cada um deles resolveu um problema simples usando uma série de portas lógicas para manipular um ou dois qubits por vez. Os pesquisadores acessaram o dispositivo IBM usando uma interface online, o que permite que qualquer pessoa tente programar o IBM Q.

Ambos os computadores têm pontos fortes e fracos. Por exemplo, a plataforma supercondutora tem portões mais rápidos e pode ser mais fácil de produzir em massa, mas seus qubits feitos pelo homem são ligeiramente diferentes e têm vida útil mais curta. Monroe diz que as portas mais lentas de íons podem não ser um grande obstáculo, no entanto. "Porque há tempo, "Monroe diz." A vida útil dos qubit íons aprisionados é muito mais longa do que qualquer outro tipo de qubit. Além disso, os qubits de íons são idênticos, e eles podem ser melhor replicados sem erros. "

Quando colocado à prova, os pesquisadores descobriram que o módulo de íons presos era mais preciso para programas que envolviam muitos pares de qubits. Linke e Monroe atribuem isso ao simples fato de que cada qubit em seu dispositivo está conectado uns aos outros - o que significa que uma porta lógica pode conectar qualquer par de qubits. IBM Q tem menos da metade das conexões de sua contraparte JQI, e, para executar alguns programas, ele precisava embaralhar as informações entre os qubits - uma etapa que introduzia erros no cálculo. Quando esse embaralhamento não era necessário, os dois computadores tiveram desempenho semelhante. "À medida que construímos sistemas maiores, a conectividade entre qubits se tornará ainda mais importante, "Monroe diz.

O novo estudo, que foi publicado recentemente em Proceedings of the National Academy of Sciences , fornece uma referência importante para pesquisadores que estudam computação quântica. E essas comparações diretas se tornarão cada vez mais importantes no futuro. "Se você quiser comprar um computador quântico, você precisa saber qual é o melhor para sua aplicação, "Linke diz." Você vai precisar testá-los de alguma forma, e esta é a primeira deste tipo de comparação. "