D-Wave prova entrelaçamento em qubits dual-rail e entra noutra liga

A D-Wave sempre foi o caso estranho da computação quântica. Enquanto o mundo falava de computadores universais à IBM ou Google, eles vendiam máquinas de annealing quântico focadas em optimização. Agora querem jogar nos dois campeonatos e acabam de mostrar, na Nature, que o seu qubit dual-rail consegue fazer o truque obrigatório: entrelaçar dois qubits sem estragar a grande vantagem desta arquitectura, o controlo de erros.

O qubit dual-rail é relativamente exótico. Em vez de um circuito único tipo transmon, parte de dois ressonadores acoplados, que a D-Wave baptiza pragmaticamente de “esquerda” e “direita”. Um único fotão anda nesse sistema: se medires, ou está à esquerda ou à direita. Enquanto não medes, pode estar em superposição dos dois lados. Tens um qubit. A jogada inteligente aqui é que o erro mais frequente não é um bit flip caprichoso, é o fotão simplesmente fugir do hardware. Apaga-se a informação. Um “qubit de apagamento” é excelente para quem pensa em correcção de erros: perda de fotão é trivial de detectar com a electrónica certa, sem gastar qubits extra a vigiar o sistema.

Os outros erros continuam lá, claro. Há flips de fase e, muito mais raros, bit flips. Mas se a hierarquia de erros for estável, dá para usar códigos de correcção muito mais compactos, afinados para lidar sobretudo com flips de fase e perdas. Em teoria, cada qubit lógico corrigido exige menos qubits físicos. Ou seja, menos hardware para chegar a algo útil. É este o cavalo em que a D-Wave está a apostar, numa altura em que quase toda a gente no sector admite que a escalabilidade dos códigos de erro é o gargalo mais feio da área.

O problema: quase ninguém trabalhou a sério com dual-rail. E o pouco que se sabia vinha de qubits “parados”, a funcionar como memória. Quando começas a fazer operações reais, especialmente portas de dois qubits para entrelaçar, a estatística de erros costuma baralhar-se. Como explicou Trevor Lanting à Ars Technica, assim que introduces portas de dois qubits, outros erros podem começar a dominar e a vantagem inicial evapora-se. O resultado que a D-Wave agora apresenta é precisamente o contrário: conseguem uma porta de entrelaçamento mantendo a mesma hierarquia de erros, com as perdas de fotão a mandar no ruído.

O esquema experimental não é rococó. Dois qubits dual-rail, cada um com os seus dois ressonadores acoplados, ligados por um acoplador ajustável. Ligas o acoplador, esperas um período ridiculamente curto, desligas. Cerca de 200 nanossegundos de espera, 500 ns no total da operação de entrelaçamento. Em termos de hardware supercondutor, isto é competitivo. O ponto aqui não é a velocidade pela velocidade. É mostrar que dá para fazer uma porta de dois qubits com tempos práticos sem que, de repente, os bit flips disparem e obriguem a códigos de erro gigantescos que matariam a tal vantagem de densidade.

Há um detalhe curioso: a Amazon, que também aposta em dual-rail, escapou a este problema por outra via, usando um qubit transmon intermédio para mediar ligações. Nunca chega a entrelaçar directamente dois dual-rail. A D-Wave optou por enfrentar o desafio de frente. Se esta abordagem se confirmar em dispositivos maiores, fica com um argumento claro num mercado em que toda a gente fala de “milhões de qubits físicos” como se fosse um número realista. Para quem olha de Portugal para esta corrida quântica, onde o acesso vem sobretudo via cloud, o que interessa é simples: quem conseguir fazer qubits lógicos com menos sucata física ganha anos de avanço. Hoje a D-Wave não ganhou a corrida, mas mostrou que escolheu uma linha de caminho-de-ferro com menos carris.

Fonte: Ars Technica