p As coisas estão ficando reais para os pesquisadores do grupo John Martinis / Google da UC Santa Barbara. Eles estão cumprindo suas intenções de declarar supremacia em uma corrida global acirrada para construir a primeira máquina quântica a superar os melhores supercomputadores clássicos do mundo. p Mas o que é a supremacia quântica em um campo onde os horizontes estão sendo ampliados em uma base regular, em que as equipes das mentes de computação quântica mais brilhantes do mundo rotineiramente aumentam a aposta no número e tipo de bits quânticos ("qubits") que podem construir, cada um com sua própria gama de qualidades?

p "Vamos definir isso, porque é meio vago, "disse o pesquisador do Google Charles Neill. Simplificando, Ele continuou, "gostaríamos de realizar um algoritmo ou cálculo que não poderia ser feito de outra forma. Isso é o que realmente queremos dizer."

p Neill é o principal autor do novo artigo do grupo, "Um projeto para demonstrar a supremacia quântica com qubits supercondutores, "agora publicado no jornal Ciência .

p Felizmente, a natureza oferece muitas dessas situações complexas, em que as variáveis ​​são tão numerosas e interdependentes que os computadores clássicos não conseguem manter todos os valores e realizar as operações. Pense em reações químicas, interações fluidas, até mesmo mudanças de fase quântica em sólidos e uma série de outros problemas que assustaram os pesquisadores no passado. Algo na ordem de pelo menos 49 qubits - aproximadamente o equivalente a um petabyte (um milhão de gigabytes) de memória de acesso aleatório clássica - poderia colocar um computador quântico em pé de igualdade com os supercomputadores do mundo. Recentemente, Os colegas do Google / Martinis de Neill anunciaram um esforço em direção à supremacia quântica com um chip de 72 qubit que possui uma arquitetura "bristlecone" que ainda não foi testada.

p Mas de acordo com Neill, é mais do que o número de qubits disponíveis.

p "Você tem que gerar algum tipo de evolução no sistema que o leve a usar cada estado que tenha um nome associado a ele, ", disse ele. O poder da computação quântica está em, entre outras coisas, a superposição de estados. Em computadores clássicos, cada bit pode existir em um de dois estados - zero ou um, desligado ou ligado, verdadeiro ou falso - mas os qubits podem existir em um terceiro estado que é uma superposição de zero e um, aumentando exponencialmente o número de estados possíveis que um sistema quântico pode explorar.

p Adicionalmente, dizem os pesquisadores, a fidelidade é importante, porque o poder de processamento massivo não vale muito se não for preciso. Decoerência é um grande desafio para qualquer pessoa que esteja construindo um computador quântico - perturbar o sistema, as informações mudam. Espere alguns centésimos de segundo a mais, a informação muda novamente.

p "As pessoas podem construir sistemas de 50 qubit, mas você tem que perguntar o quão bem ele calculou o que você queria que ele computasse, "Neill disse." Essa é uma questão crítica. É a parte mais difícil do campo. "Experimentos com seus qubits supercondutores demonstraram uma taxa de erro de um por cento por qubit com sistemas de três e nove qubit, que, eles dizem, podem ser reduzidos à medida que aumentam de escala, por meio de melhorias no hardware, calibração, materiais, arquitetura e aprendizado de máquina.

p Construindo um sistema qubit completo com componentes de correção de erros, os pesquisadores estimam um intervalo de 100, 000 a um milhão de qubits - é factível e faz parte do plano. E ainda a anos de distância. Mas isso não significa que seu sistema já não seja capaz de fazer algum trabalho pesado. Recentemente, foi implantado, com espectroscopia, sobre a questão da localização de muitos corpos em uma mudança de fase quântica - um computador quântico resolvendo um problema de mecânica estatística quântica. Nesse experimento, o sistema de nove qubit se tornou um simulador quântico, usando fótons saltando em sua matriz para mapear a evolução dos elétrons em um sistema crescente, ainda altamente controlado, transtorno.

p "Uma boa razão pela qual nossa fidelidade era tão alta é porque somos capazes de alcançar estados complexos em muito pouco tempo, "Neill explicou. Quanto mais rapidamente um sistema pode explorar todos os estados possíveis, melhor será a previsão de como um sistema irá evoluir, ele disse.

p Se tudo correr bem, o mundo deve ver um computador quântico UCSB / Google praticável em breve. Os pesquisadores estão ansiosos para colocá-lo à prova, obter respostas a perguntas que antes eram acessíveis apenas pela teoria, extrapolação e suposições altamente educadas - e abrindo um nível totalmente novo de experimentos e pesquisas.

p "É definitivamente muito emocionante, "disse o pesquisador do Google Pedram Roushan, que liderou o trabalho de simulação quântica de muitos corpos publicado em Ciência em 2017. Eles esperam que seus primeiros trabalhos fiquem perto de casa, como pesquisas em física da matéria condensada e mecânica estatística quântica, mas eles planejam ramificar para outras áreas, incluindo química e materiais, conforme a tecnologia se torna mais refinada e acessível.

p "Por exemplo, saber se uma molécula formaria ou não uma ligação ou reagiria de alguma outra forma com outra molécula para alguma nova tecnologia ... existem alguns problemas importantes que você não pode estimar aproximadamente; eles realmente dependem de detalhes e poder computacional muito forte, "Roushan disse, sugerindo que, daqui a alguns anos, eles poderão fornecer um acesso mais amplo a esse poder de computação. "Para que você possa obter uma conta, faça login e explore o mundo quântico. "