H2 Quantum da Quantinuum criou matéria quântica topológica não-abeliana e entrelaçou seus ânions

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A criação e manipulação controlada de ânions não-abelianos, que leva a qubits topológicos, representa um passo significativo em direção à computação quântica tolerante a falhas e universal

A Quantinuum tem a honra e alegria de anunciar este importante passo rumo à computação quântica tolerante a falhas. Essa conquista foi habilitada de forma única pelo lançamento do System Model H2 da Quantinuum, o computador quântico de maior desempenho já construído.

O lançamento oficial do processador quântico H2 da Quantinuum, alimentado pela Honeywell, segue um extenso trabalho de pré-lançamento com uma variedade de parceiros globais e foi essencial para a criação e manipulação controladas de ânions não-abelianos. O controle preciso dos ânions não-abelianos tem sido há muito tempo considerado o caminho para usar qubits topológicos em um computador quântico tolerante a falhas.

Tony Uttley, presidente e COO da Quantinuum, afirmou: “Com nosso sistema de segunda geração, estamos entrando em uma nova fase de computação quântica. O H2 destaca a oportunidade de alcançar resultados valiosos que só são possíveis com um computador quântico. O desenvolvimento do processador H2 também é um passo fundamental para avançar em direção à computação quântica universal tolerante a falhas”.

Ele acrescentou: “Essa demonstração é uma bela prova do poder de nosso roteiro de hardware de série H e reforça nosso objetivo principal, que é permitir que nossos clientes abordem problemas que anteriormente estavam além do alcance dos computadores clássicos. As implicações para a sociedade são significativas e estamos entusiasmados em ver como essa tecnologia realmente muda o mundo”.

Um dos primeiros experimentos realizados no H2 por cientistas da Quantinuum, em colaboração com pesquisadores da Harvard University e da Caltech, demonstrou um novo estado de matéria, um estado topologicamente não-abeliano. Esta é uma área de especialização que tem sido perseguida no “modo furtivo” há alguns anos dentro da Quantinuum, com a equipe central sediada em Munique e liderada pelo Dr. Henrik Dreyer.

Devido às características diferenciadas e ao controle preciso do processador H2, o estado topológico (que essencialmente é um qubit com capacidade de porta limitada) foi criado de maneira que suas propriedades pudessem ser controladas com precisão em tempo real, demonstrando a criação, entrelaçamento e aniquilação (medição) de ânions não-abelianos.

Os resultados, que foram publicados hoje em uma prévia de um detalhado artigo científico que foi disponibilizado no arXiv, detalham o trabalho da Quantinuum. Este trabalho abre empolgantes novos campos de pesquisa dentro da física da matéria condensada, os quais seriam impossíveis de serem explorados apenas com um computador clássico. Juntamente com outros códigos de correção quântica de erros (QEC, encontrados aqui e aqui), demonstramos que essa conquista mostra que é apenas uma questão de tempo até que o hardware Quantinuum demonstre o melhor caminho para a tolerância a falhas.

“A computação quântica tolerante a falhas é nosso objetivo final. Nossa liderança mundial em computação quântica continua sendo demonstrada e comprovada por avanços reais, e a criação e manipulação de ânions não-abelianos para criar qubits topológicos é mais um exemplo de que quando ferramentas incríveis são disponibilizadas para pessoas brilhantes, elas encontrarão algo surpreendente para fazer com elas.”, disse Ilyas Khan, fundador e diretor de produtos da Quantinuum. “Isso poderia muito bem ser um momento de transição para a indústria da computação quântica – e o fato de termos utilizado um computador quântico como ferramenta para construir qubits topológicos, que são um passo significativo em direção à computação quântica tolerante a falhas, é um testemunho adicional de nossa crença de longa data de que os sistemas quânticos são melhor explorados e criados por outros sistemas quânticos. Isso é exatamente o que Feynman antecipou em seus agora famosos comentários, frequentemente citados como fundamentos para a computação quântica”.

Ele acrescentou: “Estamos ansiosos para desenvolver este avanço crítico. Esses são tempos emocionantes à frente de todo o setor e temos mais alguns marcos que mal podemos esperar para compartilhar com o mundo”.

Inovações em H2

As características iniciais do H2 incluem 32 qubits totalmente conectados e de alta fidelidade, juntamente com uma arquitetura completamente nova que avança o design linear do System Model H1 (com uma nova armadilha de íons cuja forma oval se assemelha a uma “pista de corrida”). A Quantinuum apresentou a capacidade do H2 ao demonstrar um estado GHZ de 32 qubits (um estado não clássico em que todos os 32 qubits estão globalmente entrelaçados), o maior registrado até o momento.

O design exclusivo de “pista de corrida” do System Model H2 permite a conectividade “all-to-all” entre os qubits, o que significa que cada qubit no H2 pode ser diretamente emaranhado com qualquer outro qubit no sistema. No curto prazo, fazer isso reduz os erros gerais nos algoritmos e, a longo prazo, abre oportunidades adicionais para novos códigos de correção de erros mais eficientes – ambos são essenciais para continuar acelerando as capacidades da computação quântica. Quando combinada com a demonstração de ânions não-abelianos controlados, a conquista integrada destaca um passo importante no armazenamento e processamento de informações quânticas topológicas.

Além disso, o novo design é um passo poderoso para mostrar o potencial de escalonamento de dispositivos de armadilha de íons. Não apenas o H2 é uma demonstração do poder de escalabilidade das armadilhas de íons na arquitetura de dispositivo acoplado por carga quântica (QCCD), mostrando a capacidade de escalar simultaneamente o número de qubits enquanto mantém o desempenho, ele também contém novas tecnologias que abrem caminho para uma maior escalabilidade nas gerações subsequentes. Assim como os sistemas de primeira geração, o H2 foi projetado para acomodar futuras atualizações ao longo de seu ciclo de vida do produto, o que significa que tanto o número quanto a qualidade dos qubits serão aprimorados.

Construído com base nas bases comprovadas da série H da Quantinuum, o System Model H2 inclui vários recursos marcantes que o diferenciam coletivamente de outros tipos de computadores quânticos: conectividade “all-to-all”, reutilização de qubit, medição de circuito médio com lógica condicional, operações qubit de alta fidelidade líderes do setor e longos tempos de coesão. Além disso, espera-se que os impressionantes ganhos de desempenho do System Model H1, que alcançou repetidamente novos recordes de Volume Quântico (QV), continuem com o H2. O H2 é lançado com um volume quântico de 65,536, superando o último recorde anunciado usando o H1-1 em fevereiro deste ano.

Utilizando o H2 hoje

Além do avanço principal, o H2 já tem sido utilizado em estudos experimentais por uma variedade de organizações e empresas, com resultados notáveis:

A Global Technology Applied Research da JPMorgan Chase publicou um artigo acadêmico sobre o design do algoritmo de otimização quântica para otimização de portfólio, com resultados numéricos validados com sucesso no H2 durante o acesso antecipado.
A equipe de aprendizado de máquina da Quantinuum demonstrou uma nova rotina de otimização heurística que pode resolver problemas de otimização com recursos quânticos mínimos.
Esses estudos recentes estão disponíveis em artigos técnicos individuais aqui. Um artigo publicado separadamente descrevendo os recursos do H2, benchmarking e comparações com outros hardware, juntamente com detalhes sobre o recorde mundial de emaranhamento, pode ser encontrado aqui. Todos os artigos técnicos serão submetidos ao processo de revisão científica por pares.

O H2 está disponível agora por meio do acesso baseado em nuvem da Quantinuum e estará disponível por meio do Microsoft Azure Quantum a partir de junho. Além disso, um emulador informado por ruído do H2 é possibilitado por meio do cuQuantum SDK da NVIDIA, composto por bibliotecas e ferramentas otimizadas, que auxiliam na aceleração dos fluxos de trabalho de simulação da computação quântica.

O Dr. Rajeeb (Raj) Hazra, CEO da Quantinuum, disse: “Para aqueles que pensavam que os computadores quânticos capazes de expandir os limites do conhecimento humano e do progresso científico ainda estavam distantes, hoje marca um ponto de virada. Uma equipe líder mundial de cientistas usou o computador quântico H2 da Quantinuum para alcançar algo que anteriormente não era possível”. Ele comentou: “O H2 oferece um momento de ruptura para a Quantinuum. Nosso computador quântico de segunda geração, alimentado pelo processador quântico H2 e software associado, oferece o melhor desempenho da indústria hoje, ao mesmo tempo em que estabelece as bases para acelerar significativamente o caminho rumo à computação quântica tolerante a falhas”.

Sobre a Quantinuum

A Quantinuum é a maior empresa de computação quântica integrada do mundo, formada pela combinação do hardware líder mundial da Honeywell Quantum Solutions com as aplicações e middleware líderes da categoria da Cambridge Quantum. Liderada pela ciência e orientada para negócios, a Quantinuum acelera a computação quântica e o desenvolvimento de aplicações em química, segurança cibernética, finanças e otimização. O foco da empresa é criar soluções quânticas escaláveis e comerciais para resolver os problemas mundiais mais urgentes em áreas como energia, logística, mudanças climáticas e saúde. A empresa emprega mais de 480 pessoas, incluindo mais de 350 cientistas e engenheiros, em oito unidades nos Estados Unidos, Europa e Japão.

Fonte: Nature

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