Harvard revela o primeiro processador quântico lógico do mundo

por Manoel Costa
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Quantum Computing Advancement

A Universidade de Harvard introduziu uma conquista inovadora no domínio da computação quântica. Pesquisadores de Harvard desenvolveram com sucesso um processador quântico lógico programável capaz de acomodar 48 qubits lógicos e executar inúmeras operações de portas lógicas. Este salto significativo na computação quântica marca um potencial ponto de viragem no campo e representa o exemplo inaugural de execução de algoritmos em larga escala num sistema de computação quântica com correção de erros.

O núcleo da inovação da computação quântica de Harvard gira em torno de seu novo processador quântico lógico, que possui 48 qubits lógicos. Esta conquista, sob a liderança de Mikhail Lukin, significa um grande avanço em direção à realização de computadores quânticos práticos e tolerantes a falhas.

No domínio da computação quântica, um bit quântico, ou “qubit”, serve como unidade fundamental de informação, semelhante aos bits binários clássicos. Embora a viabilidade da computação quântica tenha sido estabelecida em princípio há mais de duas décadas, a aplicação prática da mecânica quântica para fins computacionais é um empreendimento complexo. Isso ocorre porque os qubits físicos, sejam eles baseados em átomos, íons ou fótons, são inerentemente instáveis e suscetíveis de sair de seus estados quânticos.

A verdadeira moeda no domínio da computação quântica eficaz reside nos chamados “qubits lógicos”. Esses são pacotes de qubits físicos redundantes e corrigidos por erros que podem armazenar informações para uso em algoritmos quânticos. A criação de qubits lógicos controláveis, semelhantes aos bits clássicos, representou um desafio significativo na área. É amplamente reconhecido que as tecnologias quânticas não podem florescer plenamente até que os computadores quânticos possam operar de forma confiável em qubits lógicos. Até o momento, os sistemas de computação mais avançados demonstraram apenas a utilização de um ou dois qubits lógicos e uma única operação de porta quântica.

A equipe de Harvard, liderada pelo especialista quântico Mikhail Lukin, alcançou um marco fundamental na busca por uma computação quântica estável e escalável. Pela primeira vez, eles projetaram um processador quântico lógico programável capaz de codificar até 48 qubits lógicos e executar centenas de operações de portas lógicas. Sua realização representa o primeiro exemplo de execução de algoritmo em larga escala em um computador quântico com correção de erros, anunciando o advento da computação quântica tolerante a falhas.

Esta descoberta está detalhada numa publicação na revista Nature e foi conseguida através da colaboração com investigadores do MIT e da QuEra Computing, uma empresa sediada em Boston e fundada com base nas inovações tecnológicas de Harvard. O Escritório de Desenvolvimento Tecnológico de Harvard celebrou recentemente um acordo de licenciamento com o QuEra para um portfólio de patentes derivado do trabalho do grupo de Lukin.

Mikhail Lukin vê esta conquista como um momento potencialmente transformador, semelhante aos primórdios da inteligência artificial. Ele observa que, embora os desafios permaneçam, espera-se que esse avanço acelere enormemente o progresso em direção ao desenvolvimento de computadores quânticos práticos e em grande escala.

Este marco se baseia em anos de pesquisa em uma arquitetura de computação quântica conhecida como matriz de átomos neutros, inicialmente pioneira no laboratório de Lukin e agora em processo de comercialização pela QuEra. Os componentes centrais deste sistema envolvem átomos de rubídio suspensos ultrafrios, servindo como qubits físicos do sistema. Esses átomos podem se mover e formar pares emaranhados no meio da computação, com pares emaranhados de átomos servindo como portas, as unidades de poder computacional. A equipe já demonstrou baixas taxas de erro em suas operações de emaranhamento, confirmando a confiabilidade de seu sistema de matriz de átomos neutros.

As implicações desta conquista são profundas, uma vez que não só acelera o desenvolvimento do processamento quântico de informação utilizando átomos neutros, mas também abre portas à exploração de dispositivos qubit lógicos em grande escala, o que poderá trazer benefícios transformadores tanto para a ciência como para a sociedade.

Com seu processador quântico lógico, os pesquisadores agora podem controlar de forma eficiente e escalonável um conjunto inteiro de qubits lógicos em paralelo usando lasers, uma abordagem mais eficiente em comparação ao controle físico individual de qubits. Os esforços futuros da equipe incluem a demonstração de uma gama mais ampla de operações em seus 48 qubits lógicos e a configuração de seu sistema para operação contínua, indo além do ciclo manual atual.

Este marco na computação quântica representa uma fusão notável de engenharia e design, prometendo abrir caminho para novos avanços no processamento de informações quânticas e na realização de computadores quânticos com qubits com correção de erros, que são essenciais para o desenvolvimento de sistemas quânticos maiores e mais práticos. dispositivos.

Perguntas frequentes (FAQs) sobre o avanço da computação quântica

Qual é o significado do avanço da computação quântica de Harvard?

O avanço da computação quântica de Harvard é altamente significativo porque envolve o desenvolvimento de um processador quântico lógico programável capaz de lidar com 48 qubits lógicos e executar inúmeras operações de portas lógicas. Isto marca um potencial ponto de viragem neste campo, pois é a primeira demonstração da execução de algoritmos em larga escala num computador quântico com correção de erros.

O que são qubits lógicos e por que são importantes na computação quântica?

Qubits lógicos são pacotes de qubits físicos redundantes e corrigidos por erros que podem armazenar informações para uso em algoritmos quânticos. Eles são cruciais na computação quântica porque fornecem estabilidade e correção de erros, tornando os computadores quânticos mais confiáveis e práticos para aplicações do mundo real.

Quem liderou a pesquisa em Harvard e qual é a sua formação?

A pesquisa em Harvard foi liderada por Mikhail Lukin, professor de física da Joshua and Beth Friedman University e codiretor da Harvard Quantum Initiative. Ele é um renomado especialista quântico com vasta experiência na área.

Como funciona o processador quântico de Harvard e qual é o seu componente principal?

O processador quântico de Harvard é baseado em uma matriz de átomos neutros, que utiliza átomos de rubídio suspensos ultrafrios como qubits físicos. Esses átomos podem se mover e formar pares emaranhados no meio da computação, servindo como portas ou unidades de poder computacional. O componente principal é o emaranhado confiável desses átomos, que permite operações quânticas com correção de erros.

Quais são as implicações potenciais deste avanço da computação quântica?

As implicações são profundas, pois acelera o desenvolvimento do processamento quântico de informações e abre portas para dispositivos qubit lógicos em grande escala. Este avanço poderá trazer benefícios transformadores para a ciência e a sociedade, abrindo caminho para computadores quânticos mais práticos e poderosos.

Esta pesquisa já está sendo comercializada?

Sim, a tecnologia de matriz de átomos neutros desenvolvida em Harvard está sendo comercializada pela QuEra Computing, uma empresa sediada em Boston. O Escritório de Desenvolvimento Tecnológico de Harvard celebrou um acordo de licenciamento com o QuEra para um portfólio de patentes baseado nessas inovações.

O que vem a seguir para esta pesquisa?

A equipe de Harvard planeja demonstrar uma gama mais ampla de operações em seus 48 qubits lógicos e trabalhar na configuração de seu sistema para operação contínua, indo além do ciclo manual. Eles pretendem aprimorar ainda mais as capacidades de seu processador quântico.

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