A próxima geração de computação e processamento de informações encontra-se no intrigante mundo da mecânica quântica. Espera-se que os computadores quânticos sejam capazes de resolver grandes, problemas extremamente complexos que estão além da capacidade dos supercomputadores mais poderosos de hoje.

Novas ferramentas de pesquisa são necessárias para avançar no campo e desenvolver totalmente os computadores quânticos. Agora, pesquisadores da Northwestern University desenvolveram e testaram uma ferramenta teórica para analisar grandes circuitos supercondutores. Esses circuitos usam bits quânticos supercondutores, ou qubits, as menores unidades de um computador quântico, para armazenar informações.

O tamanho do circuito é importante, pois a proteção contra ruídos prejudiciais tende a ocorrer ao custo do aumento da complexidade do circuito. Atualmente, existem poucas ferramentas que abordam a modelagem de grandes circuitos, fazendo do método Northwestern uma contribuição importante para a comunidade de pesquisa.

"Nossa estrutura é inspirada em métodos originalmente desenvolvidos para o estudo de elétrons em cristais e nos permite obter previsões quantitativas para circuitos que antes eram difíceis ou impossíveis de acessar, "disse Daniel Weiss, correspondente e primeiro autor do artigo. Ele é um estudante de graduação do quarto ano do grupo de pesquisa de Jens Koch, um especialista em qubits supercondutores.

Koch, professor associado de física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences, é membro do Centro de Materiais e Sistemas Supercondutores Quânticos (SQMS) e do Centro de Co-design para Quantum Advantage (C ² QA). Ambos os centros nacionais foram estabelecidos no ano passado pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE). SQMS está focado na construção e implantação de um computador quântico além do estado da arte baseado em tecnologias supercondutoras. C ² QA está construindo as ferramentas fundamentais necessárias para criar escalabilidade, sistemas computacionais quânticos distribuídos e tolerantes a falhas.

"Estamos entusiasmados em contribuir com as missões perseguidas por esses dois centros DOE e em aumentar a visibilidade da Northwestern no campo da ciência da informação quântica, "Koch disse.

Em seu estudo, os pesquisadores da Northwestern ilustram o uso de sua ferramenta teórica extraindo de um circuito protegido informações quantitativas que não podiam ser obtidas com o uso de técnicas padrão.

Os detalhes foram publicados hoje (13 de setembro) no jornal de acesso aberto Pesquisa de revisão física .

Os pesquisadores estudaram especificamente qubits protegidos. Esses qubits são protegidos de ruídos prejudiciais por design e podem render tempos de coerência (por quanto tempo a informação quântica é retida) que são muito mais longos do que os qubits de última geração.

Esses circuitos supercondutores são necessariamente grandes, e a ferramenta Northwestern é um meio de quantificar o comportamento desses circuitos. Existem algumas ferramentas existentes que podem analisar grandes circuitos supercondutores, mas cada um funciona bem apenas quando certas condições são atendidas. O método Northwestern é complementar e funciona bem quando essas outras ferramentas podem fornecer resultados abaixo do ideal.

O título do artigo é "Método variável de ligação rígida para simular grandes circuitos supercondutores".