Experimento quântico transforma caos em ordem em um sistema de 100 qubits

Pesquisadores da Universidade Rutgers, da IBM e de instituições parceiras conduziram um sistema quântico deliberadamente caótico em direção a um estado ordenado usando até 100 qubits, as unidades básicas de um computador quântico. Eles demonstraram medições repetidas e realimentação enquanto o processador continuava funcionando, testando uma capacidade importante para máquinas mais confiáveis.

O estudo, publicado na Nature Physics em 9 de outubro, utilizou o processador Quantum Heron da IBM. A equipe alternou operações que embaralhavam informações entre qubits vizinhos com medições seguidas de reinicializações que levavam qubits selecionados a um estado escolhido. Os maiores circuitos combinaram cerca de 5 mil operações que conectavam pares de qubits com aproximadamente 5 mil reinicializações.

Quando o embaralhamento predominava, o sistema permanecia caótico. Assim que as operações de controle se tornaram suficientemente frequentes, houve uma transição abrupta em direção à ordem. Essa transição ficou mais clara à medida que os pesquisadores testaram sistemas maiores, em concordância com suas previsões teóricas.

A distinção é importante: ainda não se tratava de uma demonstração de correção de erros protegendo um cálculo. Reinicializar qubits em um estado selecionado é diferente de preservar informação quântica útil, que é facilmente perturbada por interferências e operações imperfeitas.

O experimento mostrou que o hardware atual consegue coordenar milhares de operações, medições e reinicializações em um sistema quântico de porte considerável. Combinar essa capacidade de realimentação com métodos que protejam a informação durante todo um cálculo continua sendo uma tarefa para pesquisas futuras.