Uma equipe de pesquisa do Instituto Japonês de Ciência Molecular agora deu um grande passo na computação quântica, fazendo isso acontecer com a ajuda de um portão de dois qubits. Um qubit é o equivalente quântico de um bit binário, que é uma unidade básica de informação usada na computação.
A equipe conseguiu executar com sucesso o portão de dois qubits mais rápido do mundo em apenas 6,5 nanossegundos. No processo, os pesquisadores tiveram que superar algumas das limitações ligadas a esse tipo de tecnologia. No entanto, há um problema – o método que eles usaram pode ser complicado de replicar em um ambiente menos baseado em pesquisa.
A computação quântica ainda é um território inexplorado, mas pode ser a porta de entrada para resolver problemas que os computadores modernos não conseguem resolver. Também poderia acelerar tremendamente as tarefas de computação de alto desempenho (HPC). Embora o potencial esteja definitivamente lá e gigantes da tecnologia como IBM e Intel estejam explorando isso, as limitações também estão lá, e é por isso que equipes de pesquisa em todo o mundo continuam a explorar o assunto.
A equipe de cientistas do Institute for Molecular Science, liderada pelo estudante de pós-graduação Yeelai Chew, pelo professor assistente Sylvain de Léséleuc e pelo professor Kenji Ohmori, conduziu a pesquisa e publicou suas descobertas na Nature Photonics. A operação de porta de dois qubits que eles conseguiram executar é um passo inicial, mas importante. Tom’s Hardware foi uma das primeiras publicações a detalhar o processo depois que o artigo inicial na Nature apareceu online.
Os pesquisadores usaram lasers para resfriar drasticamente dois qubits de átomos.
Qubits são o equivalente quântico dos bits com os quais todos estamos familiarizados na computação do dia-a-dia. No entanto, os qubits vêm com uma vantagem — eles não estão limitados a um valor de um ou zero; em vez disso, eles podem representar tanto um e zero. Isso os torna muito mais eficientes e desbloqueia sua capacidade de executar tarefas complexas em um prazo muito, muito menor. Infelizmente, os qubits são rápidos para descoerir, o que significa que eles não retornam mais resultados precisos.
Uma operação de porta de dois qubits requer que os qubits sejam emaranhados, e esse emaranhamento é afetado por vários fatores que podem acelerar a decoerência. A questão da decoerência pode ser tratada de duas maneiras – as operações precisam ser executadas muito mais rapidamente, antes que os qubits descoerem, ou o emaranhamento precisa durar mais. A equipe científica seguiu com a primeira abordagem, que era acelerar as coisas drasticamente – e isso, eles fizeram, alcançando um recorde mundial no processo.
Os pesquisadores usaram lasers para resfriar drasticamente dois qubits de átomos feitos do elemento Rubídio. As temperaturas chegaram perto de um zero absoluto, chegando a -273,15 graus Celsius. Esses átomos foram então fixados dentro de um micrômetro um do outro através do uso de pinças ópticas. Em seguida, eles utilizaram um laser para manipular os qubits em intervalos de 10 picossegundos. Um picossegundo é o equivalente a um trilionésimo de segundo.
Através das etapas acima, os pesquisadores conseguiram executar com sucesso um portão quântico em apenas 6,5 nanossegundos, tornando-o a operação de portão de dois qubits mais rápida do mundo. O recorde anterior era de 15 nanossegundos.
Embora esse salto não signifique que a computação quântica se difundir de repente, isso significa que os cientistas estão fazendo grandes avanços nessa direção. Infelizmente, esse tipo de tecnologia pode ser difícil de replicar em um ambiente de HPC, que é onde seria mais comumente usado.
Os qubits de átomos de rubídio que foram usados pelos pesquisadores para executar esse portão qubit ultrarrápido devem ser resfriados perto do zero absoluto para funcionar. Isso pode ser possível em casos especiais, mas, realisticamente, a maioria das organizações recorreria a uma solução diferente até que isso se tornasse mais fácil de gerenciar. Por outro lado, mesmo que essa tecnologia não se torne a opção um dia, a pesquisa é importante, pois os cientistas continuam tentando determinar onde exatamente está o futuro da computação.
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