A computação quântica tem atraído cada vez mais atenção devido ao seu potencial de resolver problemas complexos que estão além do alcance dos computadores clássicos.
Recentemente, o Google apresentou o Willow em artigo publicado no seu Blog, um chip quântico de última geração que promete avançar significativamente essa tecnologia.
O Willow é o mais novo chip quântico do Google, projetado para reduzir erros exponencialmente à medida que aumenta sua escala.
Ele utiliza qubits, as unidades fundamentais de computação em sistemas quânticos, para realizar cálculos incrivelmente rápidos e precisos.
Uma de suas maiores conquistas foi realizar uma computação de referência em menos de cinco minutos, algo que levaria 10 septilhões de anos para ser concluído por um dos supercomputadores mais potentes da atualidade.
Apenas para ilustrar 10 septilhões de anos pode ser escrito assim:
Esse marco demonstra o potencial do chip Willow para resolver problemas tidos como impossíveis para a tecnologia atual.
Com 105 qubits, o Willow representa um dos avanços mais significativos na busca por computadores quânticos de larga escala.
Ele não só demonstra correção de erros em tempo real, mas também abre caminho para aplicações comercialmente relevantes.
Esses avanços podem revolucionar áreas como:
Além disso, o Willow permite avanços em algoritmos quânticos, ampliando a capacidade de resolver problemas que antes eram considerados inalcançáveis.
Diferentemente dos bits clássicos, que podem assumir valores de 0 ou 1, os qubits exploram as propriedades da mecânica quântica, como a superposição e o entrelaçamento.
Isso permite que eles representem simultaneamente múltiplos estados, aumentando exponencialmente a capacidade de processamento.
No entanto, os qubits são extremamente sensíveis a interferências externas, o que torna a correção de erros um desafio crítico na computação quântica.
O Willow foi projetado para superar esse desafio por meio de avanços em correção de erros quânticos.
Ele demonstrou que, à medida que o número de qubits aumenta, a taxa de erros pode ser reduzida significativamente, alcançando o que os especialistas chamam de “abaixo do limite” — um marco essencial para o progresso na área.
Para operar de forma eficiente, os qubits precisam ser mantidos em temperaturas extremamente baixas, próximas do zero absoluto (−273,15°C).
Nessas condições, é possível minimizar a interferência do ambiente e prolongar o tempo de vida dos qubits, permitindo que eles executem cálculos complexos sem interrupções.
Qualquer sistema quântico de dois níveis pode ser utilizado para criar um qubit, o que leva ao desenvolvimento de diversos tipos.
Dessa forma, cada tipo possui características próprias que os tornam mais apropriados para determinadas aplicações.
Supercondutores
Os qubits supercondutores são feitos de materiais que operam em temperaturas extremamente baixas.
Manipulados por pulsos de micro-ondas, esses qubits se destacam pela sua coerência robusta e, por isso, são amplamente utilizados em pesquisas de computação quântica.
Pontos quânticos
Um ponto quântico é um pequeno semicondutor que captura um único elétron, permitindo seu uso como qubit.
Esses qubits podem ser controlados por campos magnéticos e são promissores devido à sua escalabilidade e integração com tecnologias de semicondutores já existentes.
Fótons
Os qubits baseados em fótons utilizam os estados de rotação de partículas de luz para transmitir informações quânticas.
Eles são ideais para comunicação e criptografia quântica, possibilitando a transferência de dados a longas distâncias por meio de cabos de fibra óptica.
Átomos neutros
Átomos neutros, com cargas equilibradas, podem ser excitados para diferentes estados energéticos utilizando lasers.
Dois desses estados podem formar um qubit, que é bem adaptado para operações escaláveis e eficazes na computação quântica.
Íons aprisionados
Com o uso de lasers avançados, partículas de íons aprisionadas podem funcionar como qubits.
Eles são conhecidos por oferecerem tempos de coerência longos e medições com alta precisão, o que os torna altamente confiáveis para aplicações quânticas.
O futuro da computação quântica é promissor e repleto de desafios que precisam ser superados para alcançar seu pleno potencial.
O chip Willow, do Google, representa um marco significativo nessa jornada, pois aborda um dos maiores obstáculos da computação quântica: a correção de erros.
Com a capacidade de reduzir exponencialmente a taxa de erros à medida que mais qubits são adicionados, o Willow demonstra que é possível construir sistemas quânticos em larga escala capazes de realizar cálculos que estão além do alcance dos computadores clássicos.
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