Foi a música que despertou a paixa£o de toda a vida de William Oliver por computadores.

Crescendo na regia£o de Finger Lakes, em Nova York, ele era um a¡vido tecladista. “Mas entrei na escola de música sobre voz”, diz Oliver, “porque era um pouco mais fa¡cil”.

Mas uma vez na escola, primeiro na State University of New York em Fredonia e depois na University of Rochester, ele dificilmente se esquivou de um desafio. “Estava estudando tecnologia de gravação de som, o que me levou ao processamento digital de sinais”, explica Oliver. “E isso me levou aos computadores.” Vinte e cinco anos depois, ele ainda estãopreso a eles.

Oliver, um professor associado recanãm-nomeado no Departamento de Engenharia Elanãtrica e Ciência da Computação do MIT, estãoconstruindo uma nova classe de computador - o computador qua¢ntico - com o potencial de melhorar radicalmente a forma como processamos informações e simulamos sistemas complexos. A computação qua¢ntica ainda estãoem seus primeiros dias, e Oliver pretende ajudar a conduzir o campo para fora do laboratório e para o mundo real. “Nossa missão éconstruir as tecnologias fundamentais necessa¡rias para aumentar a escala da computação qua¢ntica”, diz ele.

A primeira parada de Oliver no MIT foi como aluno de mestrado no Media Lab com o consultor Tod Machover. Seu projeto interativo Brain Opera uniu o amor de Oliver por música e computação. Oliver orquestrou as vozes dos usuários com uma "arpejo anganãlica de cordas e um coro" gerada por computador. O projeto foi instalado no museu Haus der Musik em Viena. “Foi um projeto de mestrado fanta¡stico. Eu realmente adorei ”, diz Oliver. “Mas a questãoera 'ok, o que eu faa§o a seguir?'”

Ansioso por um novo desafio, Oliver escolheu explorar pesquisas mais fundamentais. “Achei a meca¢nica qua¢ntica realmente intrigante e interessante”, diz Oliver. Então, ele viajou para a Universidade de Stanford para obter um PhD estudando a³ptica qua¢ntica usando elanãtrons livres. “Sinto-me muito feliz por poder fazer esses experimentos, que quase não tem aplicação prática , mas que me permitiram pensar muito profundamente sobre a meca¢nica qua¢ntica”, diz ele.

O timing de Oliver também foi bom. Ele estava se aprofundando na meca¢nica qua¢ntica exatamente quando o campo da computação qua¢ntica estava emergindo. Um computador cla¡ssico, como o que vocêestãousando para ler esta história, armazena informações em bits binários, cada um dos quais contanãm um valor de 0 ou 1. Em contraste, um computador qua¢ntico armazena informações em qubits, cada um dos quais pode conter um 0, 1 ou qualquer combinação simulta¢nea de 0 e 1, graças a um fena´meno de meca¢nica qua¢ntica chamado superposição. Isso significa que os computadores qua¢nticos podem processar informações muito mais rápido do que os computadores cla¡ssicos, em alguns casos completando tarefas em minutos, enquanto um computador cla¡ssico levaria milaªnios - pelo menos em teoria. Quando Oliver estava concluindo seu PhD, a computação qua¢ntica era um campo em sua infa¢ncia, mais ideia do que realidade. Mas Oliver percebeu o potencial da computação qua¢ntica,

Os computadores qua¢nticos são frustrantemente inconsistentes. Isso ocorre em parte porque esses estados de superposição de qubit são fra¡geis. Em um processo chamado decoeraªncia, os qubits podem errar e perder suas informações qua¢nticas devido a  menor perturbação ou defeito do material. Em 2003, Oliver assumiu um cargo no Lincoln Laboratory do MIT para ajudar a resolver problemas como a decoeraªncia. Seu objetivo, com os colegas Terry Orlando, Leonya Levitov e Seth Lloyd, era desenvolver sistemas de computação qua¢ntica confia¡veis ​​que pudessem ser ampliados para uso prático. “A computação qua¢ntica estãopassando da curiosidade cienta­fica para a realidade técnica”, diz Oliver. “Sabemos que funciona em pequena escala. E agora estamos tentando aumentar o tamanho dos sistemas para que possamos resolver problemas que sejam realmente significativos. ”

Mesmo os na­veis de radiação de fundo podem desencadear a decoeraªncia em meros milissegundos. Em um recente Natureza papel , Oliver e seus colegas, incluindo professor de física Joe Formaggio, descreveu este problema e propa´s formas de qubits abrigo de danificar a radiação, como protegendo-os com chumbo.

Ele éra¡pido em enfatizar o papel da colaboração na solução desses desafios complexos. “A engenharia desses sistemas qua¢nticos em ma¡quinas aºteis e de maior escala exigira¡ quase todos os departamentos do Instituto”, afirma Oliver. Em sua própria pesquisa, ele constra³i qubits a partir de circuitos elanãtricos em aluma­nio que são super-resfriados a apenas um pouquinho mais quente que o zero absoluto. Nessa temperatura, o sistema perde resistência elanãtrica e pode ser usado como um oscilador anarma´nico que armazena informações qua¢nticas. Projetar um sistema tão intrincado para processar informações de forma confia¡vel significa “precisamos trazer muitas pessoas com seus pra³prios talentos”, diz Oliver.

“Por exemplo, os cientistas de materiais tera£o muito a dizer sobre os materiais e os defeitos nassuperfÍcies”, acrescenta. “Os engenheiros elanãtricos tera£o algo a dizer sobre como fabricar e controlar os qubits. Cientistas da computação e matema¡ticos aplicados tera£o algo a dizer sobre os algoritmos. Qua­micos e bia³logos conhecem os problemas difa­ceis de resolver. E assim por diante." Quando ele ingressou no Lincoln Laboratory, Oliver diz que apenas dois funciona¡rios da Lincoln estavam focados em tecnologias qua¢nticas. Esse número agora ultrapassa 100.

Em 2015, Oliver fundou o grupo Engineering Quantum Systems (EQuS) para se concentrar especificamente na tecnologia de qubit supercondutores. Ele também éLincoln Laboratory Fellow, diretor do Center for Quantum Engineering do MIT e diretor associado do Laborata³rio de Pesquisa de Eletra´nica.

Oliver prevaª um papel cada vez maior para a computação qua¢ntica. O Google já demonstrou que, para uma tarefa especa­fica, um computador qua¢ntico de 53 qubit pode ultrapassar em muito atémesmo o maior supercomputador do mundo, que possui quatrilhaµes de transistores. “Foi como o voo em Kitty Hawk”, diz Oliver. "Ele decolou."

No curto prazo, Oliver acredita que os computadores qua¢nticos e cla¡ssicos podem funcionar como parceiros. A ma¡quina cla¡ssica se agitaria atravanãs de um algoritmo, despachando ca¡lculos específicos para o computador qua¢ntico executar antes que seus qubits descomponham. A longo prazo, Oliver diz que os ca³digos de correção de erros podem permitir que os computadores qua¢nticos funcionem indefinidamente, mesmo que alguns componentes individuais continuem com defeito. “E éaa­ que os computadores qua¢nticos sera£o basicamente universais”, diz Oliver. “Eles sera£o capazes de executar qualquer algoritmo qua¢ntico em grande escala.” Isso poderia permitir simulações amplamente aprimoradas de sistemas complexos em campos como biologia molecular, química qua¢ntica e climatologia.

Oliver continuara¡ a empurrar a computação qua¢ntica em direção a essa realidade. “Ha¡ conquistas reais acontecendo”, diz ele. “Ao mesmo tempo, do lado tea³rico, existem problemas reais que podera­amos resolver se tivanãssemos um computador qua¢ntico grande o suficiente.” Enquanto focado em sua missão de expandir a computação qua¢ntica, Oliver não perdeu sua paixa£o pela música. Embora, ele diga que raramente canta hoje em dia: “Sa³ no chuveiro”.