Pesquisadores da Silicon Quantum Computing (SQC) revelaram um novo chip de computação quântica que possui uma precisão sem precedentes, marcando um passo significativo em direção à computação quântica prática. A conquista decorre de uma nova arquitetura baseada em silício, chamada “14/15”, que aproveita as propriedades exclusivas dos átomos de fósforo incorporados em wafers de silício. Esta abordagem contorna os desafios enfrentados por outras plataformas quânticas, como sistemas supercondutores ou de íons aprisionados, minimizando as taxas de erro no nível fundamental do qubit.
A arquitetura 14/15: uma nova abordagem para estabilidade Qubit
A principal inovação reside na precisão com que esses qubits são fabricados. Ao contrário da fabricação tradicional de chips de silício, o processo do SQC cria qubits em escala atômica – um tamanho de apenas 0,13 nanômetros. Este nível de precisão reduz drasticamente a instabilidade e os erros que afetam outros sistemas, onde os qubits são mais suscetíveis a perturbações externas.
A principal vantagem é a eficiência: como ocorrem menos erros, menos sobrecarga é necessária para a correção de erros. Isso se traduz em um sistema mais simplificado e escalável.
Taxas de fidelidade recordes
O chip do SQC demonstrou taxas de fidelidade entre 99,5% e 99,99% em um computador qubit de nove núcleos e dois qubits atômicos. Esses resultados, publicados na Nature em 17 de dezembro, representam a primeira demonstração bem-sucedida de computação quântica atômica baseada em silício em clusters separados. As taxas de fidelidade medem o quão bem as técnicas de correção de erros funcionam, e os números do SQC são o que há de mais moderno em sua arquitetura.
Embora outros projetos apresentem contagens mais altas de qubits, a abordagem do SQC concentra-se na qualidade em vez da quantidade. Isso ocorre porque a escalabilidade está incorporada no design: a arquitetura 14/15 permite teoricamente milhões de qubits funcionais sem o crescimento exponencial de erros visto em plataformas concorrentes.
Por que isso é importante: a corrida para a tolerância a falhas
A computação quântica depende da manutenção de estados quânticos frágeis (superposição) por tempo suficiente para realizar cálculos. Erros ocorrem inevitavelmente devido ao ruído ambiental, fazendo com que os qubits entrem em colapso e percam informações. É por isso que a correção de erros é crucial, mas tem um custo: dedicar qubits adicionais para verificar e mitigar erros.
A arquitetura do SQC minimiza esses erros na origem, reduzindo a necessidade de extensa correção de erros. Isso é uma virada de jogo porque à medida que a contagem de qubits aumenta, também aumenta a sobrecarga necessária para correção de erros. Ao reduzir a taxa de erro da linha de base, o SQC reduz essa carga, tornando os computadores quânticos de grande escala mais viáveis.
Superando o benchmark: Algoritmo de Grover
O padrão da indústria para testar o desempenho da computação quântica é o algoritmo de Grover, uma função de pesquisa projetada para demonstrar a vantagem quântica sobre os computadores clássicos. O SQC alcançou uma taxa de fidelidade de 98,9% no algoritmo de Grover sem correção de erros – superando os resultados da IBM e do Google, que ainda dependem da mitigação de erros mesmo com contagens maiores de qubits.
Isto indica que os qubits do SQC são inerentemente mais estáveis, exigindo menos poder computacional para manter a coerência. Embora os desafios de infraestrutura permaneçam, a equipe acredita que sua plataforma está preparada para escalar milhões de qubits, ao mesmo tempo que minimiza o consumo de energia e o tamanho do sistema físico.
O desenvolvimento deste chip é um passo fundamental para tornar a computação quântica uma realidade, e não apenas uma possibilidade teórica. Ao priorizar a precisão em relação ao dimensionamento de qubit de força bruta, o SQC está abrindo caminho para QPUs tolerantes a falhas que podem revolucionar campos como medicina, ciência de materiais e inteligência artificial.
