Experiência quântica transforma caos em ordem num sistema de 100 qubits

Investigadores da Universidade Rutgers, da IBM e de instituições parceiras conduziram um sistema quântico deliberadamente caótico para um estado ordenado, utilizando até 100 qubits, as unidades básicas de um computador quântico. Demonstraram a realização repetida de medições e de operações de realimentação enquanto o processador continuava a funcionar, testando uma capacidade importante para máquinas mais fiáveis.

O estudo, publicado na Nature Physics a 9 de outubro, utilizou o processador Quantum Heron da IBM. A equipa alternou entre operações que baralhavam a informação entre qubits vizinhos e medições seguidas de reinicializações que conduziam qubits selecionados para um estado escolhido. Os maiores circuitos combinaram cerca de 5000 operações de ligação entre pares de qubits com cerca de 5000 reinicializações.

Quando o baralhamento predominava, o sistema mantinha-se caótico. Assim que as operações de controlo se tornavam suficientemente frequentes, passava de forma abrupta para um estado ordenado. Esta transição tornou-se mais clara à medida que os investigadores testavam sistemas maiores, em consonância com as suas previsões teóricas.

A distinção é importante: esta ainda não foi uma demonstração de correção de erros capaz de proteger um cálculo. Reinicializar qubits para um estado selecionado é diferente de preservar informação quântica útil, facilmente perturbada por interferências e operações imperfeitas.

A experiência mostrou que o hardware atual consegue coordenar milhares de operações, medições e reinicializações num sistema quântico de dimensão considerável. Combinar essa capacidade de realimentação com métodos que protejam a informação ao longo de um cálculo continua a ser uma tarefa para investigação futura.