Google gera estados mágicos com 40 vezes menos erros

A computação quântica não avança sem produzir continuamente peças que são consumidas durante o cálculo. Essas peças são os «estados mágicos», estados quânticos especiais indispensáveis para executar cálculos com correção de erros. A Google Quantum AI anunciou a 15 de outubro ter demonstrado experimentalmente um método para produzir estes estados no processador quântico «Willow». Comparado com a ausência de cultivo, o erro diminuiu cerca de 1/40, segundo a empresa.

Um estado mágico não pode ser reutilizado depois de usado; por isso, tem de ser produzido de forma contínua durante o cálculo. Além disso, produzi-lo com alta qualidade exige recursos enormes. Há estimativas segundo as quais até 95 % da capacidade de um computador quântico teria de ser dedicada à sua geração, e os investigadores procuram há cerca de 20 anos formas de reduzir este custo. A «destilação de estados mágicos» tradicional purifica muitos estados ruidosos para obter alguns de boa qualidade, o que consome muitos qubits e muito tempo.

O novo método tem uma lógica diferente. Injeta-se um estado ruidoso numa pequena região do chip e repetem-se medições para verificar a presença de erros. As tentativas em que se detetam erros são descartadas, e os restantes são «cultivados». Este mecanismo, que funciona como um filtro, foi proposto em teoria em 2024 por investigadores da Google Quantum AI. Na experiência, a fidelidade dos estados que sobraram atingiu pelo menos 99,99 %, valor que a empresa considera um recorde. No entanto, apenas cerca de 8 % do total das tentativas passou a verificação de erros.

Durante a demonstração, surgiram medições que pareciam contrariar as leis da física, e a equipa teve de investigar a causa. Verificou-se que as propriedades dos componentes eletrónicos se alteram ligeiramente com o tempo e que as variações de temperatura introduzem ruído, o que invalidava as premissas dos métodos de avaliação tradicionais. A equipa acrescentou controlos para reduzir a influência do ruído e desenvolveu um novo método de avaliação que usa o próprio cultivo como medição. Conseguiu ainda «enxertar» um estado criado com um código de correção de erros de cores, adequado ao cultivo, numa região maior de um código de superfície, mais estabelecido. A empresa considera isto um primeiro passo para mostrar que o cultivo é compatível com a arquitetura dos seus computadores quânticos.

Então, o que muda? A Google afirma que o resultado aproxima a empresa de um computador quântico prático com correção de erros, mas reconhece que a aplicação prática exige demonstrações de maior escala. Se o custo de produção de estados mágicos diminuir, o equipamento necessário para cálculos úteis poderá ser bastante mais pequeno. No entanto, o anúncio não inclui qualquer indicação sobre quando isso poderá tornar-se realidade.