Os computadores quânticos só serão verdadeiramente úteis quando puderem corrigir seus próprios erros. Essas máquinas já existem, mas cometem uma quantidade excessiva de erros. Este é possivelmente o maior obstáculo para que a tecnologia se torne útil, mas avanços recentes sugerem que uma solução pode estar a caminho.
Erros também surgem nos computadores tradicionais, mas há técnicas bem estabelecidas para corrigi-los. Elas dependem de redundância, em que bits extras são usados para detectar quando os valores 0 e 1 são trocados por engano. No mundo quântico, porém, isso é muito mais difícil.
As leis da mecânica quântica proíbem que a informação seja duplicada dentro de um computador quântico. Portanto, a redundância precisa ser alcançada espalhando a informação por grupos de qubits – os blocos básicos dos computadores quânticos – e utilizando fenômenos que só existem nesse ambiente, como quando pares de partículas ficam ligados por meio do emaranhamento quântico.
Esses grupos de qubits são chamados de qubits lógicos. Descobrir a melhor forma de construí-los e usá-los é importante para determinar como eliminar os erros. Um aumento recente no progresso deixou os pesquisadores otimistas.
Robert Schoelkopf, da Universidade de Yale, diz que é um momento muito animador na correção de erros. Ele afirma que, pela primeira vez, a teoria e a prática estão realmente se conectando.
Um dos entraves para a correção quântica de erros tem sido o número elevado de qubits necessários para formar um qubit lógico. Isso torna o computador quântico caro e difícil de construir. Porém, Xiayu Linpeng e sua equipe na Academia Internacional de Quântica da China demonstraram recentemente que isso não precisa ser assim.
Os pesquisadores descobriram que apenas dois qubits supercondutores podem ser combinados com um pequeno ressonador para criar um qubit maior. Esse qubit comete menos erros e pode sinalizar automaticamente um erro quando ele ocorre. Eles foram além e mostraram como três desses qubits podem ser agrupados por emaranhamento quântico para aumentar o poder computacional sem erros sorrateiros.
A equipe de Schoelkopf também demonstrou recentemente como várias operações necessárias para programas de computadores quânticos podem ser implementadas com o mesmo tipo de qubit e taxas de erro excepcionalmente baixas. Alguns erros ocorrem tão raramente quanto uma vez em um milhão de manipulações de qubits.
Ainda que abordagens como essa capturem muitos erros, computadores quânticos úteis precisarão conter milhares de qubits lógicos, o que significa que alguns erros ainda aparecerão. Por isso, Arian Vezvaee da startup Quantum Elements e seus colegas testaram uma forma de adicionar mais proteção contra erros aos qubits lógicos, algo como usar um casaco à prova de chuva embaixo de um guarda-chuva.
A ideia principal é não deixar nenhum qubit ocioso por muito tempo, pois isso faz com que ele perca suas propriedades quânticas especiais e se corrompa. A equipe mostrou que dar “chutes” extras de radiação eletromagnética a qubits ociosos pode criar o emaranhamento mais confiável até hoje entre qubits lógicos.
A receita exata de como combinar qubits físicos em lógicos realmente importa para alguns dos cálculos mais precisos. David Muñoz Ramo da empresa de computação quântica Quantinuum e seus colegas descobriram isso ao investigar um algoritmo que determina a menor energia possível que uma molécula de hidrogênio pode ter. A precisão necessária é tão alta que métodos básicos de correção de erros não são suficientes.
Essa inovação em programas de correção de erros será decisiva para o sucesso ou fracasso dos computadores quânticos, diz James Wootton da startup Moth Quantum. Ele afirma que ainda estamos em uma fase em que os pesquisadores estão aprendendo como todas as partes da correção de erros se encaixam. Os computadores quânticos ainda não podem operar de forma eficaz sem erros, mas estamos começando a ver os fundamentos de engenharia disso aparecerem.
O campo da computação quântica continua a atrair investimentos e pesquisa global. Empresas e instituições acadêmicas estão competindo para desenvolver hardware mais estável e algoritmos mais eficientes. Além da correção de erros, desafios como a manutenção da coerência quântica e o aumento do número de qubits operacionais são focos constantes. A evolução prática dessa tecnologia promete impactar áreas como criptografia, descoberta de fármacos e modelagem de sistemas complexos. O progresso, embora gradual, indica um caminho em que máquinas quânticas poderão executar tarefas hoje impossíveis para os computadores clássicos.
