Computação quântica dá salto com sistema estável de 3.000 qubits

Pesquisadores de Harvard anunciaram um avanço significativo em computação quântica: um sistema com mais de 3.000 qubits capaz de funcionar de forma contínua por mais de duas horas, sem necessidade de reinicialização. O resultado, publicado na revista Nature, representa um passo importante para a construção de supercomputadores quânticos que podem impactar áreas como ciência, medicina e finanças.

O experimento supera desafios técnicos que limitavam experimentos anteriores, que dependiam de “tentativas únicas” devido à perda de átomos — uma dificuldade conhecida como atom loss, quando qubits escapam e perdem informações codificadas. O novo sistema foi desenvolvido em colaboração com o MIT e a startup QuEra Computing, originada de laboratórios de Harvard e MIT.

Como funciona o sistema de qubits

Enquanto computadores convencionais armazenam informações em bits binários (0 ou 1), os qubits podem representar zero, um ou ambos simultaneamente. Essa propriedade permite que os computadores quânticos tenham poder de processamento exponencial, especialmente quando ocorre o fenômeno chamado emaranhamento quântico.

Para manter a operação contínua, a equipe usou “esteiras de rede óptica” (ondas de laser que transportam átomos) e “pinças ópticas” (feixes de laser que capturam átomos individualmente e organizam em grades). O sistema consegue reabastecer até 300 mil átomos por segundo, permitindo que mais de 50 milhões de átomos circulem pelo sistema em duas horas sem perder dados.

Operação contínua e reconfiguração do processador

Segundo Mikhail Lukin, coautor do estudo, a capacidade de substituir qubits perdidos rapidamente pode ser mais relevante que o número total de qubits. “Estamos mostrando uma forma de inserir novos átomos conforme os antigos se perdem, sem destruir as informações já armazenadas”, explicou Elias Trapp, estudante de doutorado e coautor do estudo.

Além disso, o sistema permite reconfigurar a conectividade dos átomos durante a computação, diferente dos chips convencionais, que têm conexões fixas. “Basicamente, o sistema se torna um organismo vivo”, disse Lukin. Essa abordagem já foi testada em arquiteturas que simulam ímãs quânticos exóticos e implementam novos métodos de correção de erros.

.

Próximos passos e comparações

A equipe planeja aplicar o método para realizar cálculos complexos em sistemas ainda maiores, mantendo a operação contínua. Recentemente, outro grupo do Caltech publicou um sistema com 6.100 qubits, mas que funcionou por menos de 13 segundos. Para os pesquisadores de Harvard, a novidade está justamente na combinação de escala, preservação da informação quântica e velocidade de operação.

De acordo com Neng-Chun Chiu, líder do estudo, “agora podemos imaginar computadores quânticos capazes de executar bilhões de operações e rodar por dias”. Lukin reforça: “Realizar esse sonho está agora à nossa vista direta pela primeira vez”.