Grande avanço da computação quântica do Google (GOOGL.US)! Taxa de erro em etapas-chave reduzida em cerca de 40 vezes, marcando um passo adiante rumo à aplicação prática

De acordo com o aplicativo de notícias financeiras Zhihui Caijing, a Alphabet (GOOGL.US), controladora do Google, afirmou ter demonstrado uma nova tecnologia capaz de reduzir em cerca de 40 vezes a taxa de erro de uma etapa crítica da computação quântica, marcando um avanço na construção de máquinas suficientemente poderosas, confiáveis e capazes de resolver problemas que computadores tradicionais não conseguem.

Os pesquisadores Emma Rosenfeld e Craig Gidney disseram em um artigo no blog do Google Quantum AI que os resultados publicados em 15 de outubro na revista científica Science mostraram que um processo chamado “cultivo de estados mágicos” (magic state cultivation) pode ser executado no processador quântico Willow do Google. Esta tecnologia atinge uma precisão recorde de 99,99% nos estados quânticos especializados necessários para executar certos cálculos avançados.

Esse avanço resolve um dos maiores obstáculos da computação quântica comercial: a imensa quantidade de hardware necessária para evitar erros. Os computadores quânticos usam qubits, cuja forma de representar e processar informações não pode ser alcançada pelos bits dos computadores comuns. Entretanto, os qubits são extremamente sensíveis a interferências e, sem grandes correções de erro, cálculos confiáveis são difíceis de alcançar.

Por que o “estado mágico” é crucial

Uma etapa particularmente custosa no processo de correção de erro envolve a preparação dos chamados “estados mágicos”. Estes são estados quânticos especialmente preparados, responsáveis por viabilizar certas operações exigidas de computadores quânticos totalmente funcionais. Ao contrário dos recursos computacionais tradicionais, os estados mágicos são consumidos durante o uso, exigindo reabastecimento contínuo.

O Google afirmou que, anteriormente, algumas estimativas mostravam que preparar esses estados poderia consumir até 95% do poder computacional de um computador quântico, deixando apenas uma pequena parcela para cálculos úteis. Reduzir esse peso pode permitir que futuros computadores quânticos sejam significativamente menores e tenham custos operacionais reduzidos.

A tecnologia de cultivo do Google resolve esse problema ao começar com um estado quântico imperfeito e revisar repetidamente seus erros. Tentativas que não passam nas verificações são descartadas, permitindo que o sistema produza estados com muito mais confiabilidade. No processador Willow do Google, essa abordagem reduziu os erros em cerca de 40 vezes em comparação com os estados não cultivados.

Desafios e avanços de engenharia

O estudo também exigiu que o Google superasse desafios na medição de erros quânticos. A equipe descobriu que variações elétricas e mudanças de temperatura distorciam seus métodos de teste, produzindo resultados que inicialmente pareciam inconsistentes com a física existente. Os pesquisadores então corrigiram o controle de hardware e desenvolveram um novo método para medir a precisão da tecnologia.

Outro resultado foi a transferência dos estados quânticos aprimorados entre dois tipos diferentes de sistemas de correção de erro – códigos de cor (color codes) e códigos de superfície (surface codes). Esses dois sistemas são métodos alternativos para proteger informações quânticas contra erros. Provar que os estados sobrevivem à transferência indica que a tecnologia de cultivo pode ser integrada em sistemas quânticos maiores no futuro.

Para os investidores da Alphabet, essas descobertas representam progresso em superar as barreiras técnicas e econômicas da computação quântica comercial. Uma correção de erro mais eficiente pode, em última instância, reduzir a quantidade de qubits físicos necessários para executar cálculos úteis, tornando possível diminuir o custo e a complexidade de construir máquinas comerciais viáveis. Computadores quânticos podem, no futuro, ser aplicados em ciência dos materiais, química e outros campos onde cálculos são extremamente difíceis para computadores tradicionais.

Entretanto, esses resultados não significam que o Google já tenha desenvolvido um computador quântico comercialmente prático. A empresa reconhece que é preciso validar a tecnologia em uma escala maior e existem desafios significativos de engenharia ainda a serem superados. O avanço de 40 vezes é específico para a preparação de estados mágicos, não para o desempenho geral do processador ou sua taxa de erro total.

Este estudo reforçou a posição do Google na corrida pelo desenvolvimento de computação quântica tolerante a falhas. Computação quântica tolerante a falhas refere-se à construção de máquinas capazes de realizar cálculos longos e complexos mesmo que o hardware subjacente apresente erros.

Embora essa conquista possa eventualmente melhorar a viabilidade econômica da computação quântica, o Google ainda não forneceu um cronograma de comercialização nem quantificou o possível impacto sobre receitas. Para investidores, o significado direto está no avanço tecnológico e não na contribuição imediata para os lucros recentes da Alphabet.