Um cientista da Universidade de Sydney alcana§ou o que um especialista da indústria qua¢ntica descreveu como "algo que muitos pesquisadores pensavam ser impossí­vel".

O Dr. Benjamin Brown, da Escola de Fa­sica, desenvolveu um tipo de ca³digo de correção de erros para computadores qua¢nticos que liberara¡ mais hardware para fazer ca¡lculos aºteis. Ele também fornece uma abordagem que permitira¡ que empresas como Google e IBM projetem melhores microchips qua¢nticos.

Ele fez isso aplicando ca³digo já conhecido que opera em trêsDimensões a uma estrutura bidimensional.

"O truque éusar o tempo como terceira dimensão. Estou usando duasDimensões físicas e adicionando tempo como terceira dimensão", disse Brown. "Isso abre possibilidades que não ta­nhamos antes."

Sua pesquisa foi publicada hoje na Science Advances .

"a‰ um pouco como trica´", disse ele. "Cada linha écomo uma linha unidimensional. Vocaª tricota linha após linha de la£ e, com o tempo, isso produz um painel bidimensional de material".

Reduzir erros na computação qua¢ntica éum dos maiores desafios enfrentados pelos cientistas antes que eles possam construir ma¡quinas grandes o suficiente para resolver problemas aºteis.

"Como a informação qua¢ntica étão fra¡gil, ela produz muitos erros", disse Brown, pesquisador do Instituto Nano da Universidade de Sydney.

A erradicação completa desses erros éimpossí­vel, portanto, o objetivo édesenvolver uma arquitetura "tolerante a falhas", em que as operações aºteis de processamento superem em muito as operações de correção de erros.

"Seu telefone celular ou laptop executara¡ bilhaµes de operações ao longo de muitos anos antes que um aºnico erro inicie uma tela em branco ou outro defeito. As operações qua¢nticas atuais tem a sorte de ter menos de um erro a cada 20 operações - e isso significa milhões de erros. hora ", disse o Dr. Brown, que também ocupa uma posição no Centro de Excelaªncia da ARC para sistemas qua¢nticos projetados.

"Sa£o muitos pontos caa­dos."

A maioria dos componentes dos atuais computadores qua¢nticos experimentais - bits ou qubits qua¢nticos - são absorvidos pela "sobrecarga" da correção de erros .

"Minha abordagem para suprimir erros éusar um ca³digo que opere nasuperfÍcie da arquitetura em duasDimensões . O efeito disso éliberar grande parte do hardware da correção de erros e permitir que ele continue com as coisas aºteis, "Dr. Brown disse.

Naomi Nickerson édiretora de arquitetura qua¢ntica da PsiQuantum em Palo Alto, Califa³rnia, e não estãoligada a  pesquisa. Ela disse: "Este resultado estabelece uma nova opção para a execução de portaµes tolerantes a falhas, que tem o potencial de reduzir bastante a sobrecarga e aproximar a computação qua¢ntica prática ".

Empresas iniciantes como a PsiQuantum, assim como as grandes empresas de tecnologia Google, IBM e Microsoft, estãoliderando a tarefa de desenvolver tecnologia qua¢ntica em larga escala. a‰ urgentemente necessa¡rio encontrar ca³digos de correção de erros que permitam que suas ma¡quinas aumentem de escala.

O Dr. Michael Beverland, pesquisador saªnior da Microsoft Quantum e também desconectado da pesquisa, disse: "Este artigo explora uma abordagem excitante e exa³tica para realizar computação qua¢ntica tolerante a falhas, apontando o caminho para alcana§ar potencialmente a computação qua¢ntica universal em duasDimensões espaciais. sem a necessidade de destilação, algo que muitos pesquisadores pensavam ser impossí­vel ".

Os ca³digos bidimensionais existentes atualmente exigem o que o Dr. Beverland chama de destilação, mais precisamente conhecida como 'destilação em estado ma¡gico'. a‰ aqui que o processador qua¢ntico classifica os vários ca¡lculos e extrai os aºteis.

Isso consome muito hardware de computação, suprimindo os erros.

"Eu apliquei o poder do ca³digo tridimensional e o adaptei a  estrutura bidimensional", disse o Dr. Brown.

Dr. Brown esteve ocupado este ano. Em mara§o, ele publicou um artigo nas principais revistas de física Physical Review Letters com colegas da EQUS e da Universidade de Sydney. Nessa pesquisa, ele e seus colegas desenvolveram um decodificador que identifica e corrige mais erros do que nunca, alcana§ando um recorde mundial em correção de erros .

"Identificar os erros mais comuns éoutra maneira de liberar mais poder de processamento para ca¡lculos aºteis", disse o Dr. Brown.

O professor Stephen Bartlett éco-autor desse artigo e lidera o grupo de pesquisa em teoria qua¢ntica da informação da Universidade de Sydney.

"Nosso grupo em Sydney estãomuito focado em descobrir como podemos aumentar os efeitos qua¢nticos para que eles possam alimentar dispositivos de grande escala", disse o professor Bartlett, que também édecano associado de pesquisa na Faculdade de Ciências.

"O trabalho do Dr. Brown mostrou como fazer isso em um chip qua¢ntico. Esse tipo de progresso nos permitira¡ passar de um pequeno número de qubits a um número muito grande e construir computadores qua¢nticos ultra poderosos que resolverão os grandes problemas de amanha£. "