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Google diz que o cultivo de estados mágicos reduz os erros em cerca de 40 vezes no chip Willow

A Google Quantum AI afirma que a técnica alivia um gargalo de recursos conhecido há muito tempo, embora ainda precise ser demonstrada em maior escala.

Ilustração em estilo de tinta impressa à mão, em tinta azul-marinho sobre ocre.Ilustração de IA
Ilustração de IA · não é uma fotografia do acontecimento · Como a IA é utilizada

A Google Quantum AI disse em 15 de outubro que demonstrou o funcionamento de uma técnica chamada cultivo de estados mágicos no processador Willow, reduzindo os erros em cerca de 40 vezes em comparação com a execução sem ela. A empresa informou que o trabalho já foi publicado.

Estados mágicos são estados quânticos especiais que ajudam uma máquina a realizar o conjunto de operações necessário para a computação quântica universal, capaz de executar programas úteis que os computadores clássicos não conseguem. Desde 2004, os pesquisadores veem sua produção como um gargalo difícil. Segundo a Google, produzir estados mágicos de alta qualidade e com correção de erros exige tantos recursos que algumas estimativas sugerem que até 95% da capacidade de um computador quântico poderia ter de ser destinada a eles. Além disso, cada estado mágico só pode ser usado uma vez.

O método de cultivo foi desenvolvido em 2024 por pesquisadores da Google Quantum AI, que aprimoraram uma ideia da literatura anterior. Ele funciona como um filtro: um estado ruidoso é colocado em uma pequena região do chip, e uma sequência de medições coordenadas verifica a existência de erros e descarta as tentativas que falharam. O objetivo é fazer crescer um estado muito puro e com poucos erros, que possa ao mesmo tempo ser adaptado a uma codificação maior. A Google afirmou que, se funcionar em hardware, a abordagem poderá reduzir substancialmente o tamanho do computador quântico necessário para tarefas práticas.

No Willow, o protocolo alcançou uma redução de 40 vezes nos erros em relação a estados não cultivados e produziu estados T com o que a empresa chamou de fidelidade lógica recorde de 99,99%. A Google descreveu o resultado como a primeira demonstração de uma solução prática para um dos gargalos de recursos mais graves da área.

Chegar a esse ponto exigiu mais engenharia. Nos primeiros testes, a equipe constatou que o ruído do laboratório, causado pela deriva de equipamentos elétricos e pela variação de temperatura, estava prejudicando seu benchmark habitual. Ela adicionou controle extra para reduzir esse ruído e criou um novo método de benchmarking que usa o próprio cultivo para se medir.

Os pesquisadores também transferiram estados de um código de cores de distância 3 para um código de superfície de distância 5, duas formas de correção quântica de erros, mostrando que estados purificados podem sobreviver e ser transferidos dentro do hardware.

A Google disse que o cultivo de estados mágicos ainda precisa ser demonstrado em maior escala para ser realista na computação quântica prática, e que muitos desafios técnicos permanecem.

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