Os resultados foram publicados em 22 de março na Nature .

A informação na computação clássica vem na forma de bits correspondentes a uns ou zeros. Na computação quântica, as informações são armazenadas em dispositivos especiais com propriedades quânticas conhecidas como bits quânticos, ou "qubits". No laboratório de Devoret, o professor Frederick W. Beinecke de Física Aplicada, esses qubits são construídos com circuitos supercondutores resfriados a temperaturas 100 vezes menores do que as do espaço sideral. Cada um dos qubits pode representar um ou zero, ou - confusamente - um e zero ao mesmo tempo. Esse "paralelismo quântico" é uma das propriedades que permite que os computadores quânticos façam cálculos que serão potencialmente ordens de magnitude mais rápidos do que os supercomputadores clássicos, e transformem vários setores.

Os sistemas quânticos, porém, são frágeis. Eles são atormentados por um fenômeno fundamental de decoerência, um processo no qual as informações armazenadas em qubits perdem rapidamente suas propriedades quânticas como resultado de suas interações com o ambiente circundante.

A correção quântica de erros, descoberta teoricamente em 1995, oferece um meio de combater essa decoerência. Empregando redundância, ele protege o bit quântico de informação codificando-o em um sistema maior do que, em princípio, é necessário para representar um único qubit .

Esse sistema maior, no entanto, torna o efeito do ambiente circundante ainda mais invasivo e o qubit codificado ainda mais frágil. Devido a esse efeito e às complicações dos componentes adicionais necessários para executar a correção de erros, esse processo nunca foi capaz de estender definitivamente o tempo de vida de um bit quântico na prática. Na verdade, apenas empatar com um qubit não corrigido é um evento raro, dizem os pesquisadores. Ao contrário das promessas teóricas, na maioria dos experimentos, a correção de erros acelera a decoerência da informação quântica.

“Pela primeira vez, mostramos que tornar o sistema mais redundante e detectar e corrigir ativamente erros quânticos proporcionou um ganho na resiliência da informação quântica”, disse Devoret. "Nosso experimento mostra que a correção quântica de erros é uma ferramenta prática real. É mais do que apenas uma demonstração de prova de princípio."

O grupo de Devoret conseguiu mais que dobrar o tempo de vida da informação quântica . Seu qubit corrigido por erro viveu por 1,8 milissegundos – as coisas acontecem rapidamente no reino quântico.

Eles alcançaram seus resultados usando um código de correção de erros que foi inventado em 2001. "Isso dá uma noção do atraso entre as propostas teóricas e a realização prática delas em nosso campo", disse Devoret.

Volodymyr Sivak, o principal autor do artigo, disse que esse desempenho foi alcançado em parte pelo emprego de um agente de aprendizado de máquina que ajustou o processo de correção de erros para melhorar o resultado.

"Não há um único avanço que permitiu este resultado", disse Sivak, um ex-Ph.D. estudante no laboratório de Devoret e agora um cientista de pesquisa no Google. “Na verdade, é uma combinação de várias tecnologias diferentes que foram desenvolvidas nos últimos anos, que combinamos neste experimento”.

O sucesso prático da computação quântica dependerá da capacidade de criar bits quânticos de qualidade extremamente alta usando a correção quântica de erros . “Nosso experimento valida uma suposição fundamental da computação quântica , e isso me deixa muito animado com o futuro desse campo”, disse Sivak.