Cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China conseguiram um avanço significativo no campo da computação quântica com o lançamento do Zuchongzhi 3.0, um processador quântico supercondutor que conta com 105 qubits. Este chip inovador não apenas supera o conhecido Willow da Google, mas também estabelece um novo marco em termos de vantagem computacional quântica. Segundo os pesquisadores, o Zuchongzhi 3.0 é capaz de realizar tarefas quânticas complexas a uma velocidade que deixa para trás os supercomputadores clássicos por ordens de magnitude.
Arquitetura Zuchongzhi 3.0
A arquitetura do Zuchongzhi 3.0 é verdadeiramente inovadora. Seus 105 qubits estão organizados em uma grade retangular de 15 x 7, complementada por 182 acopladores de qubits. Este design permite uma frequência ajustável nos qubits e um acoplamento topológico, o que se traduz em um desempenho superior frente à decoerência. Os números são impressionantes: o processador mostra fidelidades operacionais de 99.90% para portas de um único qubit, 99.62% para portas de dois qubits e uma fidelidade de leitura de 99.18%. Além disso, mantém um tempo de coerência de 72 microsegundos, o que lhe permite abordar cálculos quânticos mais complexos.
Avaliação do Desempenho Quântico
O desempenho do Zuchongzhi 3.0 foi avaliado por meio de uma tarefa exigente de amostragem de circuitos quânticos aleatórios que utilizou 83 qubits durante 32 ciclos. Neste desafio, o processador gerou um milhão de amostras em questão de centenas de segundos, uma conquista que, se replicada com o supercomputador mais potente do mundo, Frontier, levaria aproximadamente 6.4 bilhões de anos. Este resultado representa uma vantagem computacional quântica de 10^15 vezes em comparação com métodos clássicos, superando as capacidades do chip do Google por seis ordens de magnitude.
Algumas métricas destacadas de desempenho incluem:
- Fidelidade de porta de um único qubit: 99.90%
- Fidelidade de porta de dois qubits: 99.62%
- Fidelidade de leitura: 99.18%
- Tempo de coerência: 72 microsegundos
Essas conquistas colocam o Zuchongzhi 3.0 no auge da computação quântica, evidenciando o rápido avanço da China nesta corrida global.
Comparação com os processadores do Google
O Zuchongzhi 3.0 compete diretamente com os esforços do Google, pois iguala os números de qubits do processador Willow e utiliza uma arquitetura de grade 2D semelhante. Embora o processador do Google apresente uma leve vantagem em termos de coerência e fidelidade de portas, o Zuchongzhi demonstrou sua capacidade ao executar um circuito de maior escala. Concretamente, conseguiu realizar um circuito de 83 qubits por 32 camadas, em comparação com o circuito de teste menor do Google de 67 qubits por 32 camadas.
Os pesquisadores destacam que o Zuchongzhi 3.0 é um milhão de vezes mais rápido que o processador Sycamore do Google em tarefas de amostragem de circuitos aleatórios, sustentando assim a liderança da China na computação quântica.
Futuro da Correção de Erros Quânticos
O Zuchongzhi 3.0 marca um avanço significativo, mas o futuro da computação quântica dependerá dos progressos na correção de erros. À medida que os sistemas quânticos se expandem, gerenciar os erros torna-se um desafio fundamental. Alguns dos enfoques chave nos quais os pesquisadores estão se concentrando incluem:
- Melhoria da fidelidade dos qubits: Apesar das altas fidelidades atuais, são necessárias mais melhorias para alcançar sistemas quânticos tolerantes a falhas.
- Códigos de correção de erros escaláveis: Estes devem ser desenvolvidos para lidar com um maior número de qubits sem incorrer em custos excessivos.
- Integração hardware-software: Criar algoritmos de correção de erros específicos para arquiteturas como a do Zuchongzhi 3.0 é crucial.
- Tempos de coerência mais longos: Estender a coerência dos qubits além dos 72 microsegundos atuais permitirá protocolos de correção de erros mais complexos.
- Abordagens híbridas quântico-clássicas: Essas estratégias combinariam a correção de erros quânticos com técnicas clássicas para melhorar a confiabilidade do sistema.
À medida que o Zuchongzhi 3.0 e outros processadores quânticos continuam a empurrar os limites da vantagem computacional, os avanços na correção de erros serão essenciais para a transição para sistemas práticos e escaláveis que possam abordar problemas reais.