Uma mudança simples, porém elegante, no código estudado por mais de 20 anos poderia encurtar o cronograma para alcançar a computação quântica escalonável e atraiu a atenção de programas de computação quântica na Amazon Web Services e na Universidade de Yale.

O que começou como um projeto de física do segundo ano está entrando no programa de computação quântica da Amazon Web Service (AWS).

O estudante de ciências da Universidade de Sydney, Pablo Bonilla Ataides, ajustou alguns códigos de computação para efetivamente dobrar sua capacidade de corrigir erros nas máquinas quânticas que estão sendo projetadas no setor de tecnologia emergente.

A mudança simples, mas engenhosa para o código de correção de erros quânticos chamou a atenção de pesquisadores quânticos no AWS Center for Quantum Computing em Pasadena, Califórnia, e os programas de tecnologia quântica na Yale University e Duke University nos Estados Unidos.

"A tecnologia quântica está em sua infância, em parte porque não fomos capazes de superar a instabilidade inerente às máquinas que produzem tantos erros, Bonilla, de 21 anos, disse.

"Na física do segundo ano, pediram que eu analisasse alguns códigos de correção de erros comumente usados ​​para ver se poderíamos melhorá-los. Girando metade dos interruptores quânticos, ou qubits, em nosso design, descobrimos que poderíamos efetivamente dobrar nossa capacidade de suprimir erros. "

A pesquisa foi publicada hoje em Nature Communications .

Os resultados do estudo, co-autoria do Dr. Steve Flammia, que mudou recentemente da Universidade de Sydney para o esforço de computação quântica da AWS, devem figurar no arsenal de técnicas de correção de erros da empresa de tecnologia à medida que desenvolve seu hardware quântico.

Dr. Earl Campbell é um cientista sênior de pesquisa quântica da AWS. Ele disse:"Temos um trabalho considerável pela frente como indústria antes que alguém veja o que é real, benefícios práticos dos computadores quânticos.

"Esta pesquisa me surpreendeu. Fiquei surpreso que uma mudança tão leve em um código de correção de erro quântico pudesse levar a um impacto tão grande no desempenho previsto.

"A equipe do AWS Center for Quantum Computing espera continuar a colaborar enquanto exploramos outras alternativas promissoras para trazer novos, tecnologias de computação mais poderosas um passo mais perto da realidade. "

Erros quânticos

Erros são extremamente raros nos transistores digitais, ou interruptores, que os computadores clássicos usam para operar nossos telefones, laptops e até mesmo os supercomputadores mais rápidos.

Contudo, os 'interruptores' em computadores quânticos, conhecido como qubits, são particularmente sensíveis a interferências, ou 'ruído, "do ambiente externo.

Para fazer as máquinas quânticas funcionarem, os cientistas precisam produzir um grande número de qubits de alta qualidade. Isso pode ser feito melhorando as máquinas para que sejam menos ruidosas e usando alguma capacidade das máquinas para suprimir erros de qubit abaixo de um certo limite para que sejam úteis.

É aí que entra a correção de erros quânticos.

A professora assistente Shruti Puri do programa de pesquisa quântica da Universidade de Yale disse que sua equipe está interessada em usar o novo código para seu trabalho.

"O que me surpreende neste novo código é sua elegância absoluta. Suas propriedades de correção de erros notáveis ​​vêm de uma modificação simples em um código que foi estudado extensivamente por quase duas décadas, "Professor Assistente Puri disse.

"É extremamente relevante para uma nova geração de tecnologia quântica que está sendo desenvolvida em Yale e em outros lugares. Com este novo código, Eu acredito, encurtamos consideravelmente o cronograma para obter computação quântica escalonável. "

O co-autor, Dr. David Tuckett, da Escola de Física, disse:"É um pouco como jogar navios de guerra com um oponente quântico. Teoricamente, eles poderiam colocar suas peças em qualquer lugar do tabuleiro. Mas depois de jogar milhões de jogos, sabemos que certos movimentos são mais prováveis. "

Retrofit para a indústria

Co-autor e Reitor Associado (Pesquisa) na Faculdade de Ciências, Professor Stephen Bartlett, disse:"O que é ótimo sobre este projeto é que podemos efetivamente adaptá-lo aos códigos de superfície que estão sendo desenvolvidos em toda a indústria.

"Ter o código funcionando em uma superfície bidimensional é ideal para aplicação em uma indústria que historicamente produziu designs de chips 2D. Estamos otimistas de que este trabalho ajudará a indústria a construir melhores dispositivos experimentais."

O co-autor, Dr. Ben Brown, do Nano Institute e School of Physics da University of Sydney, trabalhou em estreita colaboração com Bonilla no projeto. Ele disse:"Construir um computador quântico funcional é um pouco como tentar construir o avião dos irmãos Wright, e ainda nem decolamos.

"Experimentalistas estão produzindo o forte, materiais leves para construir o avião, e acabamos de criar um design mais aerodinâmico para as asas que têm mais sustentação. Podemos apenas ter criado o projeto que ajudará a computação quântica em grande escala a decolar. "