Qubit lógico, sem erros, é criado com um único átomo

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 01/09/2025

Qubits fsicos e qubits lgicos

Uma nova porta lgica quntica, o elemento computacional fundamental na computao quntica, pode mudar a forma como os engenheiros esto trabalhando para ampliar o poder computacional dos computadores qunticos.

Os qubits so extremamente sensveis a perturbaes e rudos, o que gera erros e fora mltiplas execues do mesmo clculo. A sada para isso o uso dos chamados qubits lgicos, uma unidade de informao codificada formada a partir de vrios qubits fsicos, dependendo do cdigo de correo de erros. Amostrar vrios qubits fsicos permite que o qubit lgico elimine a maior parte das interferncias, diminuindo a quantidade de erros.

Fazer computadores qunticos mais poderosos exige usar mais qubits. Mas, medida que o nmero de qubits teis (ou lgicos) aumenta, o nmero de qubits fsicos necessrios aumenta ainda mais, algo que j se tornou um pesadelo para a engenharia.

Vassili Matsos e colegas da Universidade de Sydney, na Austrlia, desenvolveram agora um novo tipo de porta lgica quntica que reduz drasticamente o nmero de qubits fsicos necessrios para a operao consistente de cada qubit lgico.

Qubits GKP

O feito foi possvel construindo uma porta lgica entrelaando as vibraes qunticas dentro de um nico tomo e usando um cdigo corretor de erros chamado GKP (Gottesman-Kitaev-Preskill), mas mais conhecido como “pedra de roseta” da computao quntica.

Esse apelido se deve ao fato de que a arquitetura traduz oscilaes qunticas suaves e contnuas em estados discretos limpos e quase digitais, facilitando a deteco e a correo de erros e, principalmente, permitindo uma maneira altamente compacta de codificar qubits lgicos.

O cdigo GKP j conhecido h anos, mas vinha permanecendo at agora apenas como uma possibilidade terica para reduzir o nmero de qubits fsicos necessrios para produzir um qubit lgico funcional – como a tcnica troca eficincia por complexidade, ela torna os cdigos muito difceis de controlar.

A soluo veio justamente tirando proveito das oscilaes naturais de um on aprisionado (um tomo carregado de itrbio) para armazenar os cdigos GKP e, pela primeira vez, criar portas de entrelaamento quntico entre essas oscilaes.

“Nossos experimentos mostraram a primeira concretizao de um conjunto universal de portas lgicas para qubits GKP,” disse o professor Tingrei Tan. “Conseguimos isso controlando com preciso as vibraes naturais, ou oscilaes harmnicas, de um on aprisionado, de tal forma que podemos manipular qubits GKP individuais ou entrela-los em pares. Ao demonstrar portas qunticas universais usando esses qubits, temos uma base para trabalhar em direo ao processamento de informaes qunticas em larga escala de uma forma altamente eficiente em termos de hardware.”

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