Os computadores quânticos são uma enorme promessa em nosso mundo de big data. Se os pesquisadores puderem aproveitar seu potencial, esses dispositivos poderão realizar cálculos massivamente complexos na velocidade da luz.
Computadores clássicos, como nossos laptops, armazenam informações em bits, que existem em um dos dois estados físicos:0 ou 1. Mas os qubits, a forma equivalente de armazenamento de dados para computadores quânticos, funcionam de maneira diferente porque sua natureza é probabilística e não determinística. Eles podem existir como 0 e 1 simultaneamente, o que lhes dá poder. À medida que o número de qubits armazenados em um computador quântico aumenta, esse computador pode processar informações exponencialmente mais rápido do que um computador clássico.

Mas há uma desvantagem. Qubits são frágeis. Seus estados mudam muito rapidamente, por exemplo, em resposta a fatores ambientais, como temperatura, introduzindo muitos erros. Os pesquisadores têm se esforçado para desenvolver uma maneira eficiente de corrigir esses erros em tempo real. Os métodos para corrigir esses erros quânticos são conhecidos como esquemas de correção de erros quânticos (QEC).

"Para a computação quântica, esses erros são realmente um problema", diz o Dr. Sangkha Borah, pesquisador de pós-doutorado na Unidade de Máquinas Quânticas liderada pelo professor Jason Twamley no Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST). “Se pudermos descobrir como realizar o QEC com precisão, poderemos ter computadores quânticos utilizáveis ​​muito em breve”.

Agora, o Dr. Borah e seus colegas do OIST, e seus colaboradores do Trinity College em Dublin, Irlanda, e da Universidade de Queensland em Brisbane, Austrália, propuseram uma nova técnica de correção de erros, que foi recentemente publicada em Physical Revise a pesquisa.

Alcançar o QEC envolve fazer uma coleção de vários qubits usando uma propriedade da mecânica quântica chamada emaranhamento. Para detectar erros que ocorrem nos qubits, um esquema QEC deve aplicar uma série de medidas conhecidas como medidas de síndrome. Essas medições avaliam se dois qubits vizinhos mais próximos estão alinhados na mesma direção ou não. Os resultados dessas medições são chamados de síndromes, e com base neles, o erro nos qubits pode ser detectado e posteriormente corrigido.

Os esquemas QEC comumente usados ​​são geralmente lentos e também resultam em uma rápida perda de informações armazenadas nos qubits devido a erros que não conseguem detectar e corrigir em tempo real. Além disso, esses métodos QEC empregam uma abordagem de medição quântica convencional chamada medição projetiva para obter as síndromes. Essa abordagem requer vários qubits adicionais, tornando-a intensiva em recursos.

Em vez disso, o Dr. Borah e seus colegas usaram uma abordagem chamada medição contínua. Tais medições podem ser realizadas muito mais rapidamente do que as medições projetivas convencionais de uma forma altamente eficiente em termos de recursos. Eles desenvolveram um esquema QEC chamado esquema estimador baseado em medição para correção contínua de erros quânticos (MBE-CQEC), que pode detectar e corrigir de forma rápida e eficiente erros de medições parciais e ruidosas da síndrome. Eles configuraram um poderoso computador clássico para atuar como um controlador externo (ou estimador) que estima erros no sistema quântico, filtra o ruído perfeitamente e aplica feedback para corrigi-los.

O novo esquema QEC é baseado em um modelo teórico que ainda precisa ser validado experimentalmente em um computador quântico, explica o Dr. Borah. Além disso, tem uma limitação importante:à medida que o número de qubits no sistema aumenta, a simulação em tempo real do estimador se torna exponencialmente mais lenta.

"Estamos trabalhando nisso e esperamos que outros na área também resolvam o problema", concluiu o Dr. Borah. + Explorar mais

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