Cientistas britânicos dizem que desenvolveram o chip de computação quântica de melhor desempenho do mundo — e ele pode chegar a um computador quântico “utilizável” até 2027.
O novo chip usa uma unidade de controle integrada para regular o estado dos qubits e, diferentemente dos chips quânticos típicos, pode ser produzido em massa usando processos convencionais de fabricação de semicondutores.
A chave para a tecnologia é como ela lida com bits quânticos, ou qubits, as unidades fundamentais de informação em Computação quântica.
Uma abordagem para controlar qubits em computadores quânticos é tecnologia de íons presos. Isso envolve isolar átomos individuais carregados (íons) em um campo eletromagnético — conhecido como armadilha de íons — e usando lasers para controlar precisamente seu estado quântico. Fazer isso permite que íons sejam manipulados e usados como qubits para armazenar e processar informações quânticas.
Embora a tecnologia de íons aprisionados seja eficaz em manter os qubits estáveis, ela não é escalável nem prática devido ao custo e à complexidade da tecnologia a laser.
Mas um novo chip desenvolvido pela Oxford Ionics evita lasers completamente, usando um sistema patenteado de “Controle Eletrônico de Qubit” para regular o estado dos íons presos. Como tudo o que é necessário para controlar os qubits é integrado ao silício, o novo chip é mais confiável e mais fácil de produzir em escala, disseram os cientistas em um declaração.
Em testes, o novo chip apresentou o dobro do desempenho dos recordistas existentes, usando 10 vezes menos qubits, alegaram os pesquisadores. Os resultados foram publicados em 10 de julho no servidor de pré-impressão arXiv.
“Quando você constrói um computador quântico, o desempenho é tão importante quanto o tamanho — aumentar o número de qubits não significa nada se eles não produzirem resultados precisos”, coautor do estudo Tom Hartycofundador e CTO da Oxford Ionics, disse no comunicado.
“Agora provamos que nossa abordagem entregou o mais alto nível de desempenho em computação quântica até o momento, e agora está no nível necessário para começar a desbloquear o impacto comercial da computação quântica. Este é um momento incrivelmente emocionante para nossa equipe, e para o impacto positivo que a computação quântica terá na sociedade em geral.”
‘Aproximação de foguete’
Para o estudo, Oxford Ionics microfabricado uma armadilha de íons medindo apenas alguns micrômetros de diâmetro, que formou a base de seu chip quântico.
Os pesquisadores mediram o desempenho do chip pela precisão com que ele conseguia executar operações conhecidas como fidelidade de porta — uma medida de quão próximo um portão quântico (os blocos de construção de circuitos quânticossemelhante a uma porta lógica na computação clássica) corresponde à sua operação teórica ideal.
Os cientistas disseram que seu chip atingiu fidelidades de porta de qubit único de 99,9992% e fidelidades de porta de dois qubits de 99,97% — o mais alto relatado por qualquer chip quântico até agora, eles alegaram — sem a necessidade de correção de erros.
“Desde o início, adotamos uma abordagem de ‘foguete’ — focando na construção de tecnologia robusta, resolvendo primeiro os desafios realmente difíceis”, disse o coautor do estudo. Chris Balançacofundador e CEO da Oxford Ionics, disse na declaração. “Isso significou usar física inovadora e engenharia inteligente para desenvolver chips qubit escaláveis e de alto desempenho que não precisam de correção de erros para chegar a aplicações úteis e podem ser controlados em um chip semicondutor clássico… Agora podemos nos concentrar na comercialização de nossa tecnologia e na entrega de computação quântica útil em escala.”
A Oxford Ionics entregará a arquitetura do chip ao Centro Nacional de Computação Quântica (NQCC) do Reino Unido como parte de seu programa Quantum Computing Testbed.
Na declaração, Michael Cuthbert, diretor do NQCC, disse: “Estamos realmente animados para ver como isso será implementado e como seremos capazes de usar esses qubits de desempenho ultra-alto para o desenvolvimento de algoritmos e novas aplicações.”
