- Willow pode resolver problemas em minutos que levariam 10 septilhões de anos para os supercomputadores clássicos, mostrando o potencial da computação quântica para superar os sistemas clássicos.
- Willow alcança correção de erro "abaixo do limite", revertendo a tendência de aumento de erros com mais qubits e abrindo caminho para sistemas quânticos escaláveis.
- Ao aprimorar os métodos de calibração, aprendizado de máquina e fabricação, Willow aumentou o tempo de coerência do qubit e reduziu as taxas de erro por um fator de dois.
- Willow superou os computadores clássicos no benchmark de amostragem de circuito aleatório, conforme detalhado em uma publicação da Nature pela equipe Quantum AI do Google.
- Embora Willow represente um progresso significativo, computadores quânticos totalmente funcionais e em grande escala ainda estão a anos de distância, com mais reduções na taxa de erro necessárias para a viabilidade comercial.
Em um desenvolvimento inovador que pode redefinir o futuro da computação, o Google revelou seu mais recente chip de computação quântica, apelidado de "Willow". Este processador de última geração representa um salto monumental no campo da computação quântica, alcançando feitos que antes se pensava estarem a décadas de distância.
Willow, um processador quântico de 105 qubits, demonstrou a capacidade de resolver um problema em apenas cinco minutos que levaria os supercomputadores mais rápidos do mundo a surpreendentes 10 septilhões de anos. Esse desempenho incompreensível ressalta o imenso potencial da computação quântica, que aproveita os princípios da mecânica quântica para realizar cálculos muito além das capacidades dos computadores clássicos.
Uma das conquistas mais significativas do Willow é sua capacidade de reduzir exponencialmente os erros à medida que o número de qubits aumenta. Esse avanço, conhecido como "abaixo do limite", foi proposto pela primeira vez pelo cientista da computação Peter Shor em 1995 e tem sido um grande obstáculo no desenvolvimento de computadores quânticos práticos. Ao atingir esse marco, o Google reverteu efetivamente a tendência de aumentar os erros com mais qubits, abrindo caminho para sistemas quânticos escaláveis e confiáveis.
A tecnologia por trás do Willow depende de qubits lógicos, que são codificados usando uma rede de qubits físicos. Essa abordagem garante que, mesmo que os qubits individuais falhem, o sistema possa continuar funcionando porque os dados são distribuídos pelo qubit lógico. Os pesquisadores do Google conseguiram isso melhorando os protocolos de calibração, aprimorando as técnicas de aprendizado de máquina para detectar erros e refinando os métodos de fabricação. Esses avanços não apenas aumentaram o tempo de coerência dos qubits, crucial para o processamento paralelo, mas também reduziram as taxas de erro por um fator de dois.
As implicações dos recursos de correção de erros do Willow são profundas. Os computadores quânticos têm lutado com altas taxas de erro, com um em cada 1.000 qubits falhando sem a correção adequada. Em contraste, os computadores clássicos possuem uma taxa de erro de apenas um em um bilhão de bilhões de bits. A capacidade do Willow de reduzir erros exponencialmente à medida que aumenta é um divisor de águas, abordando uma das barreiras mais significativas para a construção de computadores quânticos em larga escala.
"O que conseguimos fazer na correção de erros quânticos é um marco realmente importante – para a comunidade científica e para o futuro da computação quântica – que é mostrar que podemos fazer um sistema que opere abaixo do limite de correção de erros quânticos", disse Julian Kelly, diretor de hardware quântico do Google Quantum AI, em entrevista à Live Science.
A conquista do Google é um marco científico
A conquista do Google não é apenas um triunfo técnico, mas um marco científico. A equipe de IA quântica da empresa, liderada por Hartmut Neven, publicou suas descobertas na revista Nature, detalhando como o Willow superou os computadores clássicos no benchmark de amostragem de circuito aleatório (RCS). Este teste, amplamente utilizado para avaliar processadores quânticos, confirma que Willow é capaz de realizar tarefas que os sistemas clássicos não conseguem.
Embora o desempenho de Willow em benchmarks seja impressionante, o objetivo final é desenvolver computadores quânticos que possam resolver problemas do mundo real. O Google prevê aplicações que vão desde a descoberta de medicamentos e design de baterias até a fusão nuclear e otimização logística. Essas tarefas, atualmente fora do alcance dos computadores clássicos, podem ser revolucionadas por processadores quânticos capazes de lidar com simulações e cálculos complexos.
No entanto, a jornada para a computação quântica prática está longe de terminar. Willow ainda é um dispositivo experimental, e especialistas alertam que um computador quântico totalmente funcional e em grande escala provavelmente está a anos de distância. A taxa de erro, embora significativamente reduzida, ainda precisa cair ainda mais para que os computadores quânticos sejam comercialmente viáveis.
Os avanços do Google ocorrem em um momento em que a computação quântica está se tornando uma prioridade global. Países como o Reino Unido lançaram centros nacionais de computação quântica, enquanto empresas e instituições de pesquisa em todo o mundo estão investindo bilhões no campo. Abordagens concorrentes, como qubits de íons presos desenvolvidos por pesquisadores de universidades britânicas e japonesas, também estão avançando, destacando a diversidade de estratégias na corrida para desbloquear o potencial quântico.
Por enquanto, Willow representa um marco significativo em vez de um avanço, de acordo com alguns especialistas. Mas suas conquistas são inegáveis, e o progresso feito na correção de erros e no desempenho estabelece um novo padrão para a computação quântica. O próximo desafio do Google é demonstrar cálculos práticos e comercialmente relevantes em seus chips quânticos, indo além dos benchmarks para aplicações do mundo real.
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