Pesquisadores Desenvolvem Método para Medir Computadores Quânticos

Pesquisadores da Universidade de Waterloo desenvolveram um método para medir o desempenho de computadores quânticos, e isso pode ajudar a estabelecer padrões universais para as máquinas. 

O novo método é chamado de benchmarking cíclico, e os pesquisadores o utilizam para avaliar o potencial de escalabilidade. O método também é utilizado para comparar diferentes plataformas quânticas entre si. 

Joel Wallman é professor assistente da Faculdade de Matemática e do Instituto de Computação Quântica da Universidade de Waterloo.

“Essa descoberta pode ir longe para estabelecer padrões de desempenho e fortalecer os esforços para construir um computador quântico de grande escala e prático”, disse Wallman. “Um método consistente para caracterizar e corrigir erros em sistemas quânticos fornece padronização para a forma como um processador quântico é avaliado, permitindo que o progresso em diferentes arquiteturas seja comparado de forma justa.”

O benchmarking cíclico ajuda os usuários de computação quântica a comparar plataformas de hardware concorrentes e aumentar a capacidade de cada plataforma para encontrar soluções para o que estão trabalhando.

Neste momento, a corrida de computação quântica está se tornando aparente em todo o mundo. A quantidade de plataformas de computação quântica em nuvem e ofertas está aumentando, e grandes empresas como Microsoft , IBM e Google (GOOGL ) estão constantemente desenvolvendo novas tecnologias. 

O método de benchmarking cíclico funciona determinando a probabilidade total de erro em qualquer aplicação de computação quântica. Isso ocorre quando a aplicação é implementada por meio de compilação aleatorizada. O benchmarking cíclico fornece a primeira forma de medir e comparar as capacidades de processadores quânticos de forma transversal, e é personalizado dependendo das aplicações que os usuários estão trabalhando.

Joseph Emerson é membro da faculdade do Instituto de Computação Quântica.

“Graças ao recente feito de supremacia quântica do Google, agora estamos no início do que chamo de ‘era de descoberta quântica'”, disse Emerson. “Isso significa que computadores quânticos propensos a erros fornecerão soluções para problemas computacionais interessantes, mas a qualidade de suas soluções não poderá mais ser verificada por computadores de alto desempenho.

“Estamos animados porque o benchmarking cíclico fornece uma solução muito necessária para melhorar e validar soluções de computação quântica nessa nova era de descoberta quântica.”

Emerson e Wallman fundaram a Quantum Benchmark Inc., uma spin-off do Instituto de Computação Quântica. Eles licenciaram a tecnologia para empresas líderes mundiais no campo da computação quântica, incluindo o esforço de IA quântica do Google.

A mecânica quântica transformou os computadores quânticos em máquinas extremamente poderosas para computação. Os computadores quânticos são capazes de resolver problemas complexos de forma mais eficiente do que os computadores tradicionais ou digitais. 

Os qubits são a unidade básica de processamento em um computador quântico, mas são extremamente frágeis. Qualquer tipo de imperfeição ou fonte de ruído no sistema pode levar a erros que causem soluções incorretas em uma computação quântica.

O primeiro passo para avançar com a computação quântica é obter controle sobre um computador quântico de pequena escala com um ou dois qubits. Um computador quântico maior poderia realizar tarefas mais complexas, como aprendizado de máquina ou simulação de sistemas complexos, o que poderia levar a avanços como a descoberta de novos medicamentos. O problema é que engenharia um computador quântico maior é mais desafiadora, e a possibilidade de erro é maior à medida que os qubits são adicionados e o sistema quântico é escalado. 

Um perfil do ruído e dos erros é produzido quando um sistema quântico é caracterizado. Isso indica se o processador está realizando os cálculos que está sendo solicitado a fazer. Todos os erros significativos precisam ser caracterizados para entender o desempenho de um computador quântico ou para escalar. 

Wallman, Emerson e um grupo de pesquisadores da Universidade de Innsbruck desenvolveram um método para avaliar todas as taxas de erro que afetam um computador quântico. A nova técnica foi implementada para o computador quântico de armadilha de íons da Universidade de Innsbruck, e descobriu que as taxas de erro não aumentam à medida que o tamanho do computador quântico é escalado. 

“O benchmarking cíclico é o primeiro método para verificar de forma confiável se você está no caminho certo para escalar o design geral do seu computador quântico”, disse Wallman. “Esses resultados são significativos porque fornecem uma forma abrangente de caracterizar erros em todas as plataformas de computação quântica.”