Operações quânticas 1.000 vezes mais rápidas: o avanço que encurta a corrida

Um grupo de físicos propôs uma forma de executar uma ampla gama de operações em computadores quânticos mais de 1.000 vezes mais rápido do que se conseguia até agora, ao menos para certos tipos de operação. O truque: substituir os milhares de ciclos de controle que uma operação exigia por um único ciclo. O estudo, da Chalmers University of Technology (Suécia) em parceria com a Universidade de Tianjin (China), saiu na Physical Review Letters.

O problema que ele ataca

Para entender o tamanho disso, vale lembrar por que o computador quântico ainda não virou rotina. A informação quântica é frágil: qualquer perturbação faz o estado se desviar do alvo e se perder. Quanto mais tempo uma operação leva, mais o sistema fica exposto a essas perturbações e mais erros se acumulam. O método da equipe usa as "portas de rede quântica" (quantum lattice gates), um conjunto de operações que eles já tinham proposto, dentro de um controle do tipo Floquet (que comanda o sistema com sinais periódicos). Abordagens anteriores precisavam de vários milhares de ciclos repetidos; a nova faz o mesmo em um só. "Representa um passo importante rumo a computadores quânticos tolerantes a falhas", diz Lei Du, pesquisador de Chalmers e autor principal.

A dose de realismo

Aqui entra a ressalva mais importante: o trabalho é teórico. Ainda não foi demonstrado num computador de verdade, e os autores dizem esperar ver uma demonstração em breve. O ganho de mais de 1.000 vezes vale para certas operações, não para todas. A boa notícia, segundo o coautor Tangyou Huang, é que "uma vantagem central da nossa abordagem é que ela pode ser implementada usando plataformas de circuitos quânticos supercondutores já existentes", e a própria Chalmers está construindo um computador supercondutor de 100 qubits onde a ideia poderia ser testada.

Por que isso importa no Brasil

A promessa do computador quântico não é rodar planilha mais rápido. É resolver uma classe de problemas hoje inviáveis: simular moléculas para descobrir remédios e materiais, otimizar logística gigante, e mexer com os alicerces da criptografia que protege bancos e comunicações. O obstáculo que separa essa promessa da prática atende por um nome, correção de erros, e velocidade é uma das alavancas para chegar lá. Para o Brasil, que tem grupos de informação quântica em universidades públicas e um sistema financeiro dos mais digitalizados do mundo, acompanhar essa curva não é curiosidade acadêmica: o dia em que máquinas quânticas quebrarem a criptografia atual vai exigir que bancos, governos e empresas já tenham migrado para uma nova geração de segurança. Avanços como este ajudam a estimar quão perto, ou longe, esse dia está.

Para entender o contexto

Computadores quânticos usam qubits, que são frágeis: qualquer interferência do ambiente pode apagar a informação em instantes. Por isso dois problemas centrais são fazer operações rápidas e corrigir erros, e quanto mais rápida for uma operação em relação ao tempo em que o qubit mantém a informação, mais cálculos cabem antes de ele perdê-la.

Operações mais rápidas ajudam, mas sozinhas não bastam para construir máquinas úteis: é preciso ter muitos qubits, baixas taxas de erro e sistemas de correção. Resultados de laboratório como este mostram progresso em uma das peças do quebra-cabeça, sem indicar que computadores quânticos práticos estejam prontos.

Termos úteis

• Coerência: Tempo durante o qual um qubit mantém sua informação quântica antes de ser perturbado.
• Porta quântica: Operação básica aplicada a qubits, equivalente a uma instrução de um computador comum.
• Correção de erros: Técnicas para detectar e corrigir falhas nos qubits durante um cálculo.