Uma nova descoberta da computação quântica causou um choque no mundo da tecnologia. Pesquisadores da USTC revelaram o Zuchongzhi-3 o computador quântico mais rápido mundo, uma máquina de 105 qubits que processa cálculos em velocidades que superam até mesmo os mais poderosos supercomputadores.
Isso marca mais um avanço na busca pela supremacia quântica, com a equipe demonstrando um poder computacional de magnitude além dos resultados mais recentes do Google.
Avanço na computação quântica com o Zuchongzhi-3
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC), parte da Academia Chinesa de Ciências, juntamente com seus parceiros, fez um progresso significativo na amostragem de circuitos quânticos aleatórios usando o Zuchongzhi-3 – um protótipo de computação quântica supercondutora equipado com 105 qubits e 182 acopladores.
O Zuchongzhi-3 opera em uma velocidade surpreendente, realizando cálculos 1015 vezes mais rápido do que o supercomputador mais potente disponível atualmente e um milhão de vezes mais rápido do que os últimos resultados de computação quântica publicados pelo Google. Essa conquista marca um grande avanço na computação quântica, com base no sucesso de seu antecessor, o Zuchongzhi-2.
O estudo, liderado por Jianwei Pan, Xiaobo Zhu, Chengzhi Peng e outros pesquisadores da China e do exterior, foi publicado como artigo de capa na Physical Review Letters.
O caminho para a supremacia quântica
A supremacia quântica, é a capacidade de um computador quântico de realizar tarefas além do alcance dos computadores clássicos, tem sido uma meta importante no campo.
Em 2019, o processador Sycamore de 53 qubits do Google concluiu uma tarefa de amostragem de circuito aleatório em 200 segundos, um feito que, segundo estimativas, levaria 10.000 anos no supercomputador mais rápido do mundo na época.
No entanto, em 2023, os pesquisadores da USTC demonstraram algoritmos clássicos mais avançados capazes de concluir a mesma tarefa em 14 segundos usando mais de 1.400 GPUs A100. Com o advento do supercomputador Frontier, equipado com memória expandida, essa tarefa agora pode ser executada em apenas 1,6 segundos, desafiando efetivamente a reivindicação anterior do Google de supremacia quântica.
Ultrapassando os limites: Marcos de Jiuzhang e Zuchongzhi
Posteriormente, usando o algoritmo clássico ideal como referência, a mesma equipe da USTC alcançou a primeira supremacia quântica rigorosamente comprovada com o protótipo de computação quântica fotônica Jiuzhang em 2020. Em seguida, em 2021, foi feita uma demonstração supercondutora usando o processador Zuchongzhi-2.
Em 2023, o desenvolvimento da equipe do Jiuzhang-3 de 255 fótons demonstrou uma supremacia quântica que superou os supercomputadores clássicos em 1016 ordens de magnitude. Em outubro de 2024, o processador quântico supercondutor de 67 qubits do Google, o Sycamore, demonstrou supremacia quântica, superando os supercomputadores clássicos em nove ordens de magnitude.
Zuchongzhi-3: um salto no desempenho quântico
Com base no Zuchongzhi-2 de 66 qubits, a equipe de pesquisa da USTC aprimorou significativamente as principais métricas de desempenho para desenvolver o Zuchongzhi-3, que apresenta 105 qubits e 182 acopladores. O processador quântico atinge um tempo de coerência de 72 μs, uma fidelidade de porta de um único qubit simultâneo de 99,90%, uma fidelidade de porta de dois qubits simultâneos de 99,62% e uma fidelidade de leitura simultânea de 99,13%. O tempo de coerência estendido oferece a duração necessária para a realização de operações e cálculos mais complexos.
Para avaliar seus recursos, a equipe realizou uma tarefa de amostragem de circuito aleatório de 83 qubits e 32 camadas no sistema. Os resultados demonstraram uma velocidade de computação que supera o supercomputador mais potente do mundo em 15 ordens de magnitude e ultrapassa os últimos resultados de computação quântica do Google em seis ordens de magnitude, estabelecendo a mais forte vantagem computacional quântica em um sistema supercondutor até o momento.
Expandindo o futuro da pesquisa quântica
Após a obtenção da mais forte “vantagem computacional quântica” com o Zuchongzhi-3, a equipe está avançando ativamente nas pesquisas sobre correção de erros quânticos, emaranhamento quântico, simulação quântica e química quântica. Os pesquisadores implementaram uma arquitetura de qubit de grade 2D, melhorando a interconectividade do qubit e as taxas de transferência de dados.
Utilizando essa arquitetura, eles integraram o código de superfície e atualmente estão desenvolvendo a correção de erros quânticos usando um código de superfície de distância 7, com planos de estendê-lo para distâncias de 9 e 11. Esses esforços visam permitir a integração e a manipulação em larga escala de bits quânticos.
Reconhecimento e impacto global
O trabalho da equipe é profundamente significativo e foi amplamente aclamado. Um revisor de periódico o descreveu como “aferição de um novo computador quântico supercondutor, que apresenta desempenho de última geração” e uma “atualização significativa em relação ao dispositivo anterior de 66 qubits (Zuchongzhi-2)”. Em reconhecimento à importância crítica do estudo, ao mesmo tempo, a Physics Magazine apresentou um artigo de ponto de vista dedicado, que explorou em profundidade suas inovações e enfatizou seu significado mais amplo.
Referências
“Establishing a New Benchmark in Quantum Computational Advantage with 105-qubit Zuchongzhi 3.0 Processor” by Dongxin Gao, Daojin Fan, Chen Zha, Jiahao Bei, Guoqing Cai, Jianbin Cai, Sirui Cao, Fusheng Chen, Jiang Chen, Kefu Chen, Xiawei Chen, Xiqing Chen, Zhe Chen, Zhiyuan Chen, Zihua Chen, Wenhao Chu, Hui Deng, Zhibin Deng, Pei Ding, Xun Ding, Zhuzhengqi Ding, Shuai Dong, Yupeng Dong, Bo Fan, Yuanhao Fu, Song Gao, Lei Ge, Ming Gong, Jiacheng Gui, Cheng Guo, Shaojun Guo, Xiaoyang Guo, Lianchen Han, Tan He, Linyin Hong, Yisen Hu, He-Liang Huang, Yong-Heng Huo, Tao Jiang, Zuokai Jiang, Honghong Jin, Yunxiang Leng, Dayu Li, Dongdong Li, Fangyu Li, Jiaqi Li, Jinjin Li, Junyan Li, Junyun Li, Na Li, Shaowei Li, Wei Li, Yuhuai Li, Yuan Li, Futian Liang, Xuelian Liang, Nanxing Liao, Jin Lin, Weiping Lin, Dailin Liu, Hongxiu Liu, Maliang Liu, Xinyu Liu, Xuemeng Liu, Yancheng Liu, Haoxin Lou, Yuwei Ma, Lingxin Meng, Hao Mou, Kailiang Nan, Binghan Nie, Meijuan Nie, Jie Ning, Le Niu, Wenyi Peng, Haoran Qian, Hao Rong, Tao Rong, Huiyan Shen, Qiong Shen, Hong Su, Feifan Su, Chenyin Sun, Liangchao Sun, Tianzuo Sun, Yingxiu Sun, Yimeng Tan, Jun Tan, Longyue Tang, Wenbing Tu, Cai Wan, Jiafei Wang, Biao Wang, Chang Wang, Chen Wang, Chu Wang, Jian Wang, Liangyuan Wang, Rui Wang, Shengtao Wang, Xiaomin Wang, Xinzhe Wang, Xunxun Wang, Yeru Wang, Zuolin Wei, Jiazhou Wei, Dachao Wu, Gang Wu, Jin Wu, Shengjie Wu, Yulin Wu, Shiyong Xie, Lianjie Xin, Yu Xu, Chun Xue, Kai Yan, Weifeng Yang, Xinpeng Yang, Yang Yang, Yangsen Ye, Zhenping Ye, Chong Ying, Jiale Yu, Qinjing Yu, Wenhu Yu, Xiangdong Zeng, Shaoyu Zhan, Feifei Zhang, Haibin Zhang, Kaili Zhang, Pan Zhang, Wen Zhang, Yiming Zhang, Yongzhuo Zhang, Lixiang Zhang, Guming Zhao, Peng Zhao, Xianhe Zhao, Xintao Zhao, Youwei Zhao, Zhong Zhao, Luyuan Zheng, Fei Zhou, Liang Zhou, Na Zhou, Naibin Zhou, Shifeng Zhou, Shuang Zhou, Zhengxiao Zhou, Chengjun Zhu, Qingling Zhu, Guihong Zou, Haonan Zou, Qiang Zhang, Chao-Yang Lu, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo Zhu and Jian-Wei Pan, 3 March 2025, Physical Review Letters.
Autor: Chinese Academy of Sciences
Fonte: SciTechDaily
Artigo original: https://bit.ly/4iCRrqt
