Willow reduz erros de estados quânticos ao selecionar tentativas
Experiência publicada na Science obtém estados com fidelidade de 99,99%, conservando 8% das tentativas. O resultado aborda um recurso necessário a operações quânticas.
A Google Quantum AI anunciou em 15 de outubro a publicação na Science de uma experiência de cultivo de estados mágicos no processador Willow. O protocolo reduziu o erro por um fator de 40 relativamente aos estados sem esse tratamento.
Um recurso que se consome durante o cálculo
Computação quântica universal exige operações que ultrapassam o conjunto mais simples de executar com correção de erros. Estados especiais, chamados estados mágicos, permitem realizar algumas dessas operações e são consumidos quando usados.
Produzi-los com qualidade pode ocupar uma parte importante dos recursos de um computador quântico. É por isso que melhorar a preparação tem interesse mesmo antes de se demonstrar uma aplicação completa.
O cultivo começa com um estado ruidoso. Uma sequência coordenada de operações e medições procura sinais de erro; as tentativas que falham os critérios são descartadas. A qualidade dos estados retidos deve, por isso, ser lida juntamente com a probabilidade de obter um deles.
99,99% de fidelidade, 8% de retenção
O resumo científico apresenta fidelidade de 0,9999(1), equivalente a aproximadamente 99,99%, conservando 8% das tentativas. O fator 40 compara o erro no estado tratado com o erro sem cultivo. Estas medidas descrevem propriedades diferentes do protocolo.
Uma taxa de retenção de 8% implica que muitas tentativas não chegam à saída utilizável. O custo final depende também do número de operações, do tempo necessário e da forma como a preparação se integra no restante computador.
A equipa demonstrou ainda a passagem entre um código de cores de distância 3 e um código de superfície de distância 5. Essa transferência interessa porque a preparação e a utilização dos estados podem beneficiar de proteções diferentes.
Da experiência a uma arquitetura maior
O trabalho experimental tem uma versão prévia no arXiv desde 2025; a publicação e divulgação desta semana não devem apagar esse antecedente. A proposta teórica de cultivo é anterior, de 2024.
A experiência acrescenta evidência de funcionamento em hardware e um método para estabelecer um limite para a fidelidade, enfrentando problemas de ruído na medição. A própria equipa identifica a demonstração a maior escala como trabalho em falta.
O avanço sustenta uma via para produzir um recurso difícil da computação quântica. Para avaliar o ganho num sistema útil, será necessário medir o custo de fornecer estados suficientes a cálculos completos, além da qualidade de cada estado selecionado.