A Atom Computing, uma startup especializada na emergente tecnologia de computação quântica, criou a primeira máquina capaz de superar a marca de 1.000 qubits, superando o recorde da IBM. Esse é um avanço importante para o ramo que se tornou uma área de interesse de gigantes tech, incluindo também o Google e Microsoft.

O protótipo da startup, que está previsto para chegar em sua versão definitiva em 2024, alcançou especificamente a marca de 1.180 qubits, o que é quase três vezes mais que o computador Osprey da IBM, que possui apenas 433 qubits.

Qubits

Um número elevado de qubits não representa, necessariamente, um maior desempenho de cálculos. Em vez disso, a quantidade está relacionada à estabilidade de um computador quântico, que podem cometer erros devido à imprevisibilidade das partículas subatômicas. Quanto mais qubits, maior pode ser sua estabilidade.

Na área da computação quântica, como seu próprio nome sugere, as máquinas utilizam leis da mecânica quântica para realizar cálculos de forma (teoricamente) mais eficiente que os computadores tradicionais em certos tipos de tarefas. Para isso, os computadores quânticos utilizam uma unidade básica de informação chamada de “qubit”.

Ao contrário dos “bits” com os quais estamos acostumados, os qubits conseguem representar 1 e 0 (sim e não) ao mesmo tempo, graças a um fenômeno chamado de “superposição quântica”, permitindo que cálculos sejam realizados paralelamente. Qubits também podem estar entrelaçados, isto é, variar conforme o estado de outros qubits.

(Imagem: Atom Computing)

O diferencial

Para conquistar um marco importante para a computação quântica, é necessário entender como o modelo da Atom Computing se difere de máquinas projetadas pelo Google e IBM, por exemplo. No caso das gigantes tecnológicas, os computadores usam fios supercondutores resfriados a temperaturas extremamente baixas para manter seus qubits.

A startup californiana, por sua vez, utiliza átomos neutros “presos” por feixes de laser em uma grade bidimensional que facilita a adição de vários qubits em um espaço limitado. Estima-se que um computador livre de erros precisará de dezenas de milhares de qubits projetados para correção de erros trabalhando junto aos qubits programáveis.

Outro diferencial da startup é o uso de átomos do elemento químico itérbio. Enquanto outras companhias utilizam o elétron dos átomos neutros como qubits, Hays e sua equipe adotam uma partícula subatômica presente no núcleo do itérbio — o “spin” — que é muito menos sensível a perturbações do ambiente externo

O dado guardado em cada átomo fica lá em segurança por 40 segundos, enquanto os qubits usados no processador quântico mais avançado da IBM - são qubits supercondutores - não retêm a informação por mais do que 80 microssegundos.

Como os átomos neutros não têm carga elétrica e não estão sujeitos a forças eletrostáticas, eles podem ser colocados muito mais perto uns dos outros, reduzindo o tamanho do processador. Os átomos são mantidos no lugar e manipulados por lasers, com as chamadas pinças ópticas. Fontes de luz adicionais incidindo em cada átomo permitem ler e gravar dados e realizar as computações.

Isso facilita o acréscimo de mais qubits, o que é essencial para alcançar uma computação tolerante a falhas. "O dimensionamento para um grande número de qubits é fundamental para a computação quântica tolerante a falhas, e é por isso que isto tem sido nosso foco desde o início. Estamos trabalhando em estreita colaboração com parceiros para explorar aplicações de curto prazo que possam tirar proveito desses sistemas de maior escala," disse Robert Hays, presidente da empresa.

Embora o avanço seja notável, ainda é necessário desenvolver novas técnicas que permitam o funcionamento íntegro dessas máquinas. Como exemplo, atualmente, o computador da startup ainda não consegue executar operações de computação em todos os qubits ao mesmo tempo — o que será necessário para máquinas tolerantes a erros

A empresa planeja colocar seu computador quântico disponível pela internet no próximo ano.