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 de IAA 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.