FAQ sobre o qubit topológico da Microsoft
(scottaaronson.blog)- Autor do texto: Scott Aaronson, um renomado cientista da computação nas áreas de teoria da complexidade computacional e computação quântica, autor do livro "Quantum Computing Since Democritus"
Q1. Você viu o anúncio da Microsoft?
A. Sim, vi. Nem precisa perguntar tanto! Chetan Nayak, da Microsoft, me deu um briefing privado algumas semanas atrás, e também já comentei sobre isso na BBC World Business Report e na MIT Technology Review.
Q2. O que é um qubit topológico?
A. É um tipo especial de qubit feito com anyons não abelianos (Nonabelian anyons).
- Anyons são excitações com comportamento de partícula que podem existir em meios bidimensionais, e não são nem férmions nem bósons.
- Eles começaram a ser estudados teoricamente no fim dos anos 1990 por nomes como Alexei Kitaev e Michael Freedman.
- Mas são muito mais difíceis de criar e controlar do que qubits convencionais.
Q3. Por que o qubit topológico é importante?
A. Qubits topológicos podem ter uma resistência maior à decoerência quântica (Quantum Decoherence).
- Qubits convencionais, quando apresentam erros, precisam ser corrigidos por software com correção de erros quânticos (Quantum Error Correction).
- Qubits topológicos têm uma estrutura em que erros são fisicamente mais difíceis de ocorrer.
- Em outras palavras, não surgem erros enquanto o braiding dos anyons não abelianos não for alterado.
- Como são mais resistentes a erros no nível do hardware, reduzem a carga de correção via software.
Q4. A Microsoft foi a primeira a criar um qubit topológico?
A. A Microsoft afirma que sim.
- Mas uma frase importante foi encontrada no material de revisão da revista Nature:
"Os resultados deste artigo não demonstram a presença de um modo zero de Majorana no dispositivo reportado."
- Ou seja, a Microsoft afirma ter criado um qubit topológico, mas isso ainda não foi aceito na revisão por pares (peer review) da Nature.
Q5. A Microsoft não havia afirmado em 2018 que criou experimentalmente um modo zero de Majorana, e depois retirado isso?
A. Sim.
- Por isso, alguns especialistas ainda mantêm cautela em relação a este anúncio.
- Quando perguntei a Chetan Nayak sobre a credibilidade disso, ele respondeu: "Agora temos um qubit topológico plenamente funcional. O que mais você quer?"
Q6. Este anúncio é um feito científico importante?
A. Se a afirmação estiver correta, será um marco importante na computação quântica topológica e na física.
- Até agora, o número de qubits topológicos tratados em experimentos passou de 0 para 1.
- Também se pode dizer que foi criado um novo estado da matéria (a new state of matter).
- Mas há a ironia de que esse é um estado que não foi encontrado na natureza e existe apenas na revista Nature.
Q7. Isso é realmente útil na prática?
A. Ainda não!
- Não confie em quem disser que é possível fazer computações úteis com 1 qubit ou com 30 qubits.
- A própria Microsoft não faz essa afirmação.
- Para a discussão sobre em que a computação quântica poderá realmente ser útil no futuro, basta consultar os arquivos deste blog dos últimos 20 anos.
Q8. Este anúncio prova que o qubit topológico é o futuro da computação quântica?
A. Ainda não está provado.
- Se a afirmação da Microsoft estiver correta, então o qubit topológico chegou ao nível em que os qubits convencionais estavam há 20 ou 30 anos.
- Google, IBM, Quantinuum e QuEra já lidam experimentalmente com dezenas a centenas de qubits entrelaçados.
- Para que qubits topológicos tenham sucesso, eles precisam ser muito mais confiáveis do que os métodos atuais.
- Assim como os transistores substituíram as válvulas, eles precisariam ter uma vantagem esmagadora sobre a abordagem existente, mas ainda não está claro se isso acontecerá.
Q9. Existem outras empresas além da Microsoft pesquisando qubits topológicos?
A. Quase não.
- A Microsoft é, na prática, a única grande empresa nisso.
- Nokia Bell Labs e a Universidade de Delft, na Holanda, também pesquisam o tema, mas em menor escala.
- Ainda assim, é interessante ver que existe uma empresa disposta a levar a abordagem topológica até o fim.
Q10. A Microsoft conseguirá criar um milhão de qubits topológicos em alguns anos?
A. Talvez em PR e em matérias de divulgação científica?
- Mas, na prática, "em alguns anos" é um otimismo excessivo.
- Desejo boa sorte à Microsoft e às concorrentes, e os próximos anos devem ser interessantes.
- Claro, isso se até lá ainda conseguirmos manter uma sociedade civilizada...
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