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IBM resolve um dos maiores problemas da computação quântica

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Computadores quânticos podem resolver, de forma eficiente, alguns problemas matemáticos que levariam um tempo impraticável em PCs comuns. No entanto, ainda não dominamos totalmente a computação quântica.

Felizmente, a IBM nos deixou um passo mais próximos desse futuro, permitindo detectar erros internos que poderiam tornar o cálculo quântico inútil.

Dois valores ao mesmo tempo

Seu PC ou smartphone trabalha com bits que podem assumir os valores 0 ou 1. Por sua vez, a computação quântica adota o qubit, que pode assumir valores diferentes – 0 e 1 – ao mesmo tempo. Isso é algo contraintuitivo, porém bastante real, e permite realizar cálculos complexos mais rapidamente.

Mas em computadores quânticos, podem ocorrer erros quando um qubit assume dois estados ao mesmo tempo. Ele pode, de repente, assumir apenas um valor (0 ou 1); ou a combinação dos valores 0 e 1 pode mudar (algo conhecido como inversão de sinal).

Já existem técnicas para detectar os dois tipos de erro, mas elas só funcionam separadamente. Até agora, era impossível detectar ambos ao mesmo tempo – algo necessário para um computador quântico funcionar de forma confiável.



Não olhe para esse bit

Bem, pesquisadores da IBM parecem ter resolvido esse problema. A empresa começou com quatro qubits: dois deles são usados para cálculos; os outros dois servem apenas para detectar erros.

Por que isso? Afinal, seria mais fácil acompanhar apenas o qubit que realiza cálculos, não? É que "medir diretamente os qubits de cálculo destrói a informação contida dentro deles", como explica a IBM. (Isso acontece devido ao princípio da incerteza, uma das dificuldades na computação quântica.)

Entrelaçados

Por isso, é preciso fazer medições indiretas. Felizmente, é possível conectar os qubits entre si através de algo chamado entrelaçamento: mudanças em uma partícula causam instantaneamente uma mudança na outra. Dessa forma, se o qubit de cálculo apresenta erro, o qubit de controle muda de comportamento.

Repare que existem dois qubits de controle. É que eles são dedicados a dois tipos diferentes de erro: um deles detecta inversão de bits (se o valor muda para 0 ou 1); enquanto o outro detecta inversão de sinal (se a combinação dos valores 0 e 1 mudar).

E assim, a equipe da IBM Research conseguiu acompanhar os dois tipos de erro quântico ao mesmo tempo.

Tudo isso pode parecer terrivelmente complicado – porque é, mesmo! – mas nunca se esqueça: talvez você não saiba exatamente como funciona seu computador por dentro, mas isso não impede você de usá-lo. Com a computação quântica, será a mesma coisa.

Arvind Krishna, vice-presidente sênior e diretor da IBM Research, diz que a computação quântica terá "um potencial enorme na criação de materiais e medicamentos" sem experimentos caros de tentativa e erro no laboratório. Ela também pode ser usada na criptografia. [Nature Communications via IBM Research]

Foto por D-Wave Systems, Inc. via Wikipedia