A introdução do conceito de "qubits lógicos" no campo da computação quântica representa um grande avanço, especialmente na resolução do problema de ruído que pode corromper os cálculos e gerar erros. Yuval Boger, da QuEra, oferece uma visão geral do conceito e destaca seus potenciais benefícios práticos.
Parabéns pela recente descoberta na computação quântica! Você poderia explicar, de forma simples, o que significa a descoberta dos qubits lógicos e como isso ajuda a resolver o problema das altas taxas de erro na computação quântica?
Um desafio crítico que impede a computação quântica de alcançar seu enorme potencial é o ruído que afeta os qubits, corrompendo os cálculos antes de atingir os resultados desejados. A correção de erros quânticos supera essas limitações ao criar "qubits lógicos", grupos de qubits físicos que estão entrelaçados para armazenar informações de forma redundante. Essa redundância permite identificar e corrigir erros que podem ocorrer durante os cálculos quânticos. Ao usar qubits lógicos em vez de qubits físicos individuais, os sistemas quânticos podem atingir um nível de tolerância a falhas, tornando-os mais robustos e confiáveis para cálculos complexos.
O anúncio menciona a natureza sensível dos átomos, o que causa altas taxas de erro. Como o conceito de agrupar os qubits em qubits lógicos resolve essa sensibilidade e melhora a estabilidade e confiabilidade dos computadores quânticos?
A correção de erros quânticos foi desenvolvida para combater essa sensibilidade. Ela envolve agrupar vários qubits físicos para formar um único qubit lógico. Essa abordagem aumenta significativamente a estabilidade e confiabilidade dos computadores quânticos.
O conceito de agrupar qubits em qubits lógicos introduz redundância, semelhante ao código de repetição clássico usado na computação tradicional. Em um código de repetição clássico, a informação é replicada em vários bits para proteger contra erros; da mesma forma, na correção de erros quânticos, o estado de um qubit lógico é distribuído entre vários qubits físicos. Se um ou alguns dos qubits físicos sofrerem um erro, o estado geral do qubit lógico ainda pode ser mantido e determinado com base nos qubits físicos restantes, não afetados. Essa redundância oferece uma proteção contra erros individuais de qubits, aumentando a estabilidade.
Além disso, os qubits lógicos permitem a implementação de algoritmos de detecção e correção de erros. Esses algoritmos podem identificar quando e que tipo de erro ocorreu. Uma vez que um erro é detectado, operações quânticas específicas podem ser aplicadas para corrigi-lo, restaurando o qubit lógico ao seu estado original. Ao usar qubits lógicos, os computadores quânticos podem gerenciar e mitigar os efeitos dos erros de maneira mais eficaz, abrindo caminho para sistemas de computação quântica mais confiáveis e robustos.
A colaboração com a Universidade de Harvard, o MIT e o NIST/UMD é destacada como fundamental para alcançar a correção de erros quânticos em 48 qubits lógicos. Você poderia nos contar como essas parcerias contribuíram para esse marco?
A colaboração entre a Universidade de Harvard, a QuEra Computing, o MIT e o NIST/Universidade de Maryland teve um papel fundamental para alcançar esse marco significativo na computação quântica.
A Universidade de Harvard liderou os experimentos, que foram realizados nos laboratórios de Harvard. A QuEra forneceu componentes eletrônicos essenciais e know-how. A QuEra, o MIT e Harvard têm uma colaboração estreita de longa data. Na verdade, a QuEra foi fundada por vários professores de Harvard e MIT.
O termo "qubits lógicos" pode ser novo para muitos. Você pode explicar o que são os qubits lógicos e por que
alcançar a correção de erros quânticos em 48 deles é tão importante?
Qubits lógicos são grupos de qubits físicos entrelaçados para armazenar informações de forma redundante. Até agora, demonstrações anteriores de correção de erros mostraram um, dois ou três qubits lógicos. Nossa pesquisa demonstra a correção de erros quânticos em 48 qubits lógicos, melhorando a estabilidade e confiabilidade computacional, enquanto resolve o problema dos erros.
Esse avanço permitiu a criação e o entrelaçamento dos maiores qubits lógicos até hoje, possibilitando a detecção e correção de erros arbitrários. Distâncias de código maiores implicam maior resistência aos erros quânticos.
Além disso, nossa pesquisa mostrou, pela primeira vez, que aumentar a distância do código realmente reduz a taxa de erro em operações lógicas. Ao utilizar 48 pequenos qubits lógicos para executar algoritmos complexos, essa pesquisa superou o desempenho dos mesmos algoritmos quando executados com qubits físicos.
A Moody’s Analytics reconhece o potencial de revolucionar a análise de dados e simulações financeiras. Você pode fornecer um exemplo simples de como tarefas cotidianas, como análise de dados ou previsões financeiras, podem ser positivamente impactadas por essa descoberta da computação quântica?
O reconhecimento da Moody’s Analytics sobre o potencial da computação quântica para revolucionar a análise de dados e as simulações financeiras é uma prova do poder transformador dessa tecnologia. Para entender como a computação quântica pode impactar positivamente tarefas cotidianas como análise de dados ou previsões financeiras, vamos considerar um exemplo simplificado:
Imagine um analista financeiro trabalhando para uma empresa de investimentos, encarregado de prever as tendências do mercado de ações para tomar decisões de investimento informadas. No mundo da computação clássica, o analista depende de algoritmos que processam dados históricos, indicadores de mercado e fatores econômicos. No entanto, como os mercados financeiros são extremamente complexos e influenciados por inúmeras variáveis, os computadores clássicos podem levar um tempo considerável para analisar os dados e, muitas vezes, têm dificuldades em prever com precisão o comportamento do mercado, especialmente em condições voláteis.
Agora, introduza a computação quântica nesse cenário. Os computadores quânticos, com sua capacidade de lidar e processar vastos conjuntos de dados simultaneamente, podem acelerar essa análise ou realizá-la considerando uma gama maior de variáveis, fornecendo insights mais detalhados sobre os possíveis movimentos futuros do mercado. Isso pode levar a previsões mais precisas e oportunas, permitindo que a empresa de investimentos tome decisões melhor informadas, gerencie riscos de forma mais eficaz e, potencialmente, obtenha retornos mais altos.
Outro exemplo é o potencial de aprimorar as previsões meteorológicas, que, especialmente ao prever a gravidade de grandes eventos climáticos, é uma aplicação crucial com implicações de longo alcance para consumidores e para companhias de seguros. Os computadores clássicos, atualmente usados para modelagem do clima, enfrentam limitações devido à complexidade e natureza dinâmica dos sistemas atmosféricos. Os computadores quânticos poderiam permitir uma modelagem mais precisa e rápida de fenômenos climáticos complexos. A precisão aprimorada na previsão das trajetórias e impactos de eventos como furacões, tornados e inundações poderia levar a um planejamento de emergência e resposta mais eficaz, economizando vidas e reduzindo danos materiais.
Como esse avanço acelera o cronograma para aplicações quânticas práticas no curto prazo, e que tipo de aplicações poderíamos ver mais cedo do que o esperado?
Este anúncio nos coloca em um caminho culminando em um sistema com 100 qubits lógicos corrigidos por erros, que teremos pronto em 2026. Esse desenvolvimento, capaz de realizar circuitos lógicos profundos, levará a computação quântica além dos limites da simulação clássica.
A capacidade única de portas transversais dos qubits lógicos impede a propagação de erros entre os qubits, tornando-os inerentemente resistentes a erros. Eles simplificam a correção de erros quânticos, permitindo que os erros sejam corrigidos de forma independente para cada qubit. Este sistema estabelece a base para a computação quântica corrigida por erros.
O anúncio menciona a resolução de problemas anteriormente considerados intratáveis pela computação clássica.
Você pode dar um exemplo de um problema que antes era impossível de resolver, mas que agora pode estar ao alcance graças a esse avanço?
Um exemplo de um problema que antes era considerado intratável pela computação clássica, mas que agora pode estar ao alcance graças ao avanço da computação quântica, é a otimização de redes logísticas de grande escala. Computadores clássicos têm dificuldades com esse problema devido à imensa complexidade e ao crescimento exponencial das possíveis soluções à medida que o tamanho da rede aumenta.
Considere o cenário de otimizar uma rede logística global para uma grande empresa de transporte. A empresa precisa determinar as rotas e horários mais eficientes para sua frota de caminhões, navios e aviões, considerando inúmeras variáveis como prazos de entrega, custos de combustível, capacidades dos veículos, condições meteorológicas e padrões de tráfego. Este é um exemplo clássico de um problema de otimização combinatória, onde o número de combinações possíveis de rotas e horários cresce exponencialmente com cada variável adicionada, rapidamente tornando-se vasto demais para os computadores clássicos analisarem de forma eficaz.
Os computadores quânticos podem explorar uma gama muito mais ampla de soluções potenciais em paralelo, reduzindo significativamente o tempo necessário para identificar o plano logístico mais eficiente. Essa capacidade pode levar a economias substanciais de custos, redução do impacto ambiental e melhoria da qualidade do serviço para a empresa de transporte.
O que você espera que aconteça no futuro?
Como isso impactará nossas vidas cotidianas?
Existem áreas ou indústrias específicas onde a pessoa comum poderia ver os efeitos positivos desse avanço da computação quântica?
Os avanços na computação quântica estão prestes a impactar nossas vidas cotidianas de várias maneiras significativas, especialmente à medida que essa tecnologia se torna mais integrada em várias indústrias e aplicações. Aqui estão algumas áreas específicas onde a pessoa comum pode ver os efeitos positivos da computação quântica.
Saúde e medicina: A computação quântica tem o potencial de revolucionar a descoberta de medicamentos e a medicina personalizada. Ao simular com precisão as interações moleculares, os computadores quânticos podem ajudar a desenvolver novos medicamentos e tratamentos de forma mais rápida e econômica.
Serviços financeiros: A computação quântica pode aprimorar a avaliação de riscos, otimização de portfólios e detecção de fraudes no setor financeiro. Isso significa transações mais seguras, melhores produtos financeiros e, possivelmente, custos mais baixos para os consumidores. Modelos financeiros aprimorados também podem levar a mercados financeiros mais estáveis e eficientes.
Cadeia de suprimentos e logística: Como mencionado anteriormente, a computação quântica pode otimizar a logística e as cadeias de suprimentos, tornando-as mais eficientes e ecológicas. Isso poderia resultar em tempos de entrega mais rápidos, custos mais baixos e uma pegada de carbono reduzida para os produtos que usamos todos os dias.
Previsões meteorológicas e pesquisa climática: A computação quântica pode fornecer previsões meteorológicas mais precisas e oportunas, ajudando-nos a nos preparar melhor para desastres naturais. Ela também pode aprimorar a modelagem climática, levando a decisões mais informadas sobre políticas e práticas ambientais.
Setor de energia: A computação quântica pode otimizar a produção e distribuição de energia, levando a um uso mais eficiente de recursos renováveis e à redução dos custos de energia. Isso poderia acelerar a transição para fontes de energia sustentáveis, beneficiando tanto o meio ambiente quanto os consumidores.
Fonte:
Periódico bimestral The European Business Review, edição de janeiro - fevereiro de 2024
Sobre o entrevistado:
Yuval Boger é o CMO da QuEra, líder em computadores quânticos de átomos neutros. Ele foi CEO e CMO de empresas de tecnologia de ponta em mercados como software de computação quântica, energia sem fio e realidade virtual. No podcast "The Superposition Guy's Podcast", ele recebe líderes de pensamento em computação quântica, sensoriamento quântico e comunicações quânticas para discutir aspectos de negócios e técnicos que impactam o ecossistema quântico.
Sobre o periódico que realizou a entrevista:
The European Business Review é uma revista bimestral que traz artigos sobre liderança, estratégia e questões econômicas globais. Supere seus concorrentes e tome decisões informadas com inovações empresariais e análises perspicazes de especialistas globais. A European Business Review publica perspectivas inovadoras sobre questões que têm uma influência significativa no mundo globalmente. Recebemos pesquisas, ideias, opiniões e insights sobre negócios, finanças, gestão e indústria.
