O campo da computação quântica atingiu um marco significativo com o desenvolvimento do chip Willow, resultado de mais de uma década de pesquisa dedicada à aplicação dos princípios da mecânica quântica para avanços científicos e aplicações práticas.
O chip Willow é um passo crucial rumo à criação de computadores quânticos de grande escala e de utilidade comercial.
Uma das principais barreiras na computação quântica tem sido a correção de erros, devido à natureza frágil dos qubits, as unidades básicas da computação quântica, que são suscetíveis a interferências ambientais. Isso frequentemente resulta em uma escalada de erros à medida que o número de qubits aumenta, comprometendo a eficácia do sistema.
O Willow inova na área com o que especialistas estão chamando de “correção de erros quânticos exponenciais” ou operando “abaixo do limite”. Conforme aumenta o número de qubits, a taxa de erro diminui exponencialmente.
Estudos publicados na revista Nature indicam que o Willow pode escalar de uma matriz de qubits codificados 3×3 para uma matriz 7×7, reduzindo as taxas de erro pela metade a cada expansão. Este progresso é um marco considerado uma realização histórica, uma visão inicialmente proposta por Peter Shor em 1995.
A correção de erros em tempo real agora é viável em sistemas quânticos supercondutores, permitindo que qubits em uma matriz corrigida tenham uma sobrevivência superior aos qubits físicos individuais. Esses avanços posicionam o Willow como um dos protótipos mais promissores para um sistema lógico de qubits escalável atualmente.
Além da correção de erros, as capacidades do Willow aproximam o uso prático de algoritmos comercialmente relevantes, capazes de realizar cálculos impossíveis de serem duplicados por sistemas clássicos, abrindo novas possibilidades para a ciência e a indústria.
Para avaliar o desempenho do Willow, os pesquisadores utilizaram o benchmark de amostragem de circuito aleatório (RCS), desenvolvido pela equipe de IA quântica do Google. O benchmark testa se um computador quântico pode realizar tarefas fora do alcance de sistemas clássicos.
Os resultados obtidos com o Willow são notáveis: ele completou uma computação em menos de cinco minutos que levaria 10 septilhões de anos para ser realizada por um dos supercomputadores mais rápidos existentes, um tempo que supera a idade estimada do universo. Isso representa uma velocidade aproximadamente 1,05 milhões de septilhões de vezes superior à dos supercomputadores atuais.