Pesquisadores demonstram que partículas exóticas podem realizar toda operação necessária para a computação quântica universal

Uma equipe de físicos da Pritzker School of Molecular Engineering da Universidade de Chicago, Harvard, Stony Brook e da empresa de computação quântica Quantinuum demonstrou que quasipartículas exóticas chamadas ânions não abelianos podem realizar toda a gama de operações necessárias para a computação quântica universal. O trabalho, publicado este mês na Nature (Vol. 655, edição 8123), usou 54 qubits emaranhados no processador de íons aprisionados H2 da Quantinuum.

O resultado importa porque aborda um dos obstáculos centrais para construir um computador quântico genuinamente útil: a correção de erros. Os bits quânticos são notoriamente frágeis, e o método líder para proteger a informação quântica do ruído, conhecido como destilação de estado mágico, consome muitíssimos recursos.

Os ânions não abelianos não existem como partículas fundamentais na natureza como elétrons ou fótons — são quasipartículas emergentes que surgem do comportamento coletivo de muitos qubits emaranhados sob condições específicas. O que a equipe demonstrou pela primeira vez é que combinar o entrançamento com uma segunda operação chamada fusão desbloqueia um “conjunto de portas universal” completo.

“Demonstramos um chamado conjunto de portas universal — significando que se você armazenar informação nessas versões emergentes de quarks, e movê-las, você pode fazer qualquer computação quântica que quiser,” disse Ruben Verresen da Universidade de Chicago. Henrik Dreyer da Quantinuum descreveu a abordagem mais ampla em termos mais diretos: “Códigos não abelianos são um azarão na corrida pela correção de erros quânticos.”

A importância prática está relacionada à eficiência, não a uma nova capacidade bruta. Se a codificação baseada em ânions não abelianos puder ser escalada, isso pode reduzir a sobrecarga de qubits físicos necessária para a tolerância a falhas.