Dentro brevemente
- Os qubits lógicos melhoram a estabilidade combinando vários qubits físicos, fornecendo correção de erros confiável para cálculos quânticos demorados.
- Desenvolvimentos recentes mostraram que os cientistas estão fazendo grandes progressos no uso de técnicas lógicas de qubit para construir sistemas quânticos escaláveis.
- Embora os qubits lógicos exijam muitos qubits físicos, eles aumentam o poder de combinar todos eles, permitindo aplicações quânticas altamente complexas e tolerantes a falhas.
Assim como mais pessoas estão se familiarizando com qubits – uma unidade de informação que ocupa uma pequena quantidade em bits antigos – de repente aparece o termo qubit lógico. E parece ser ainda mais importante do que os qubits normais.
Então, o que são qubits lógicos – e por que os qubits lógicos são tão importantes? Daremos uma olhada nesta nova palavra quântica que em breve deverá fazer parte do vocabulário real do qauntum.
Os qubits lógicos devem desempenhar um papel fundamental na superação de um dos obstáculos mais importantes para alcançar sistemas quânticos confiáveis e em grande escala: erros físicos propensos a erros. Embora as máquinas Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) atuais sejam um passo incrível em direção a esta nova era quântica da computação, elas lutam para manter a coerência nos qubits devido ao ruído e à interferência. É aqui que os qubits lógicos entram em ação, fornecendo uma solução estável e escalável para aplicações quânticas do mundo real.
O problema com Qubits físicos
Os qubits físicos, que atuam como camadas de computadores quânticos, são conhecidos por serem macios. Eles são vulneráveis a erros causados por perturbações ambientais, muitas vezes chamadas de “ruído”. Em um computador clássico, os bits são estáveis e podem ser 0 ou 1, mas os qubits existem em um estado superior, o que significa que podem estar em todos os estados possíveis ao mesmo tempo. Se esta situação parece vulnerável e delicada, é verdade. Embora a natureza única da superposição permita que os computadores quânticos processem grandes quantidades de informações em paralelo, ela também torna os qubits propensos a erros, que crescem exponencialmente à medida que mais qubits são adicionados.
Conforme declarado pela Microsoft em seu trabalho com Quantinuum em qubits lógicos, “qubits virtuais são muito barulhentos e propensos a erros, tornando as máquinas impraticáveis para aplicações do mundo real”.
Insira taxas razoáveis
Os qubits lógicos resolvem esse problema combinando vários qubits físicos em uma unidade única e estável. Este processo, denominado correção quântica de erros, permite que qubits lógicos detectem e corrijam erros sem perturbar o estado quântico. Essencialmente, vários qubits físicos trabalham juntos para manter a integridade das informações armazenadas em um único qubit lógico, que permanece consistente durante longas operações computacionais.
Em abril de 2024, a Microsoft deu um passo importante neste processo ao anunciar que sua plataforma Azure Quantum demonstrou qubits lógicos altamente confiáveis, com uma taxa de erro 800 vezes melhor que os qubits físicos. A descoberta marcou um passo importante para tornar os computadores quânticos mais confiáveis e escaláveis para aplicações do mundo real, desde simulações químicas até resolução de problemas aprimorada por IA. Eles avançaram nesse avanço com trabalhos recentes e em colaboração com a Quantinuum, usando um sistema qubit avançado para criar e armazenar 12 qubits lógicos altamente confiáveis. (Leia mais sobre isso aqui e, para uma visão mais técnica, clique aqui.)
De acordo com as empresas, este é o maior número de qubits lógicos emaranhados já registrado, marcando um progresso significativo na construção de máquinas quânticas de última geração, capazes de resolver problemas classicamente intratáveis.
Por exemplo, a Microsoft demonstrou recentemente a primeira simulação química ponta a ponta que combina computação quântica com computação de alto desempenho (HPC) baseada em nuvem e IA. Este é um exemplo prático de como os qubits lógicos podem ser aplicados a desafios do mundo real, como inovar ou encontrar soluções energéticas sustentáveis.
Os Qubits Lógicos Reduzem o Poder de Computação?
Embora os qubits lógicos forneçam estabilidade, eles requerem alguns qubits físicos para formar uma única unidade confiável. Isto pode levantar preocupações de que o uso de qubits lógicos reduza o poder de computação geral da máquina – em outras palavras, pode parecer que está diminuindo o poder de computação quântica. No entanto, o oposto é verdadeiro. A confiabilidade e a correção de erros fornecidas pelos qubits lógicos melhoram o sistema efetivamente o poder da integração, que permite que computadores quânticos realizem cálculos complexos sem erros – algo que não pode ser alcançado apenas com qubits físicos.
Na prática, embora sejam necessários mais qubits para construir lógica, o resultado é um sistema mais eficiente e mais capaz de lidar com aplicações do mundo real. À medida que os computadores quânticos crescem em tamanho, os qubits lógicos se tornarão cada vez mais importantes se quisermos usar os dispositivos para cálculos de longo prazo e sem erros.
Um caminho para a computação quântica confiável
Os qubits lógicos representam o futuro da computação quântica porque fornecem uma maneira de construir máquinas altamente confiáveis que podem resolver problemas práticos. Embora o campo da computação quântica ainda seja jovem, a capacidade de criar e medir qubits lógicos marca um ponto de viragem na transição da investigação para aplicações do mundo real.
Quer saber mais sobre por que os qubits lógicos são importantes – confira os qubits lógicos em ação neste estudo de aplicação de técnicas quânticas a investigações químicas.
