Explore o Google Quantum AI Lab: Descubra a mecânica da computação quântica

Hoje, a equipe Quantum AI do Google introduziu Willow, um chip de computação quântica inovador que não apenas corrige os erros a uma taxa sem precedentes, mas também realiza certos cálculos mais rapidamente do que os supercomputadores tradicionais. Isso marca um momento crucial em nossa busca para desenvolver um computador quântico confiável que ultrapasse os limites do conhecimento humano para o bem maior. A computação quântica representa um salto revolucionário para a frente, aproveitando os princípios da mecânica quântica - a mesma linguagem do universo - para transcender as limitações da computação clássica.

Junte -se a nós em uma jornada no laboratório do Google Quantum AI, onde exploraremos como as funções quânticas de computação e se aprofundam em seis conceitos quânticos essenciais.

Computação Quântica: Por que todo o resto é "Computação Clássica"

A computação quântica oferece um novo paradigma na computação. A maioria de nós está acostumada à computação clássica, que depende de dígitos binários ou "bits", que existem como 1s ou 0s. Esses bits são a base de tudo, desde calculadoras simples a vastos data centers, impulsionando a revolução digital dos últimos 50 anos. Por outro lado, a computação quântica emprega bits quânticos, ou "qubits", que operam sob um conjunto de regras completamente diferente.

Qubits: os blocos de construção da computação quântica

Os qubits operam dentro do domínio da física quântica, onde não são restritos a apenas 1s ou 0s. Em vez disso, eles podem existir em uma superposição de ambos os estados simultaneamente. Essa capacidade de representar vários estados de uma só vez, combinada com o emaranhamento - onde os qubits podem ser vinculados para criar combinações complexas - fornece computadores quânticos com imenso poder computacional. Por exemplo, dois qubits emaranhados podem representar 00, 01, 10 e 11 ao mesmo tempo. Esse recurso único permite que os computadores quânticos resolvam alguns dos problemas mais desafiadores com muito mais eficiência do que seus colegas clássicos.

Fabricação: Como a equipe Quantum AI cria chips de qubit

Ao contrário da indústria bem estabelecida por trás dos chips de computação clássica, a computação quântica ainda está em sua infância. No Google, fabricamos nossos qubits internamente usando circuitos integrados supercondutores. Ao padronizar de maneira inovadora metais supercondutores, criamos circuitos com capacitância e indutância, incorporando elementos não lineares especiais conhecidos como Josephson Junções. Através de seleção meticulosa de material e ajuste fino dos processos de fabricação, produzimos qubits de alta qualidade que podem ser controlados e integrados em dispositivos sofisticados.

Ruído: Construindo embalagens para proteger os computadores quânticos de distúrbios

Os computadores quânticos são incrivelmente sensíveis, capazes de resolver problemas além do alcance dos computadores clássicos, mas eles são facilmente interrompidos por "ruído" - interferência de fontes como ondas de rádio, campos eletromagnéticos e até raios cósmicos. Para manter a integridade dos processos quânticos, nossa equipe constrói embalagens especializadas. Assim como um estúdio à prova de som para artistas de gravação, essa embalagem conecta Qubits ao mundo exterior, minimizando distúrbios externos. Isso requer intrincado engenharia mecânica e eletromagnética, juntamente com uma consideração cuidadosa dos materiais e a colocação precisa dos circuitos.

Fiação: Criando caminhos para controlar um computador quântico

O controle de um computador quântico envolve a navegação de variações extremas de temperatura. Usamos sinais de microondas para gerenciar qubits, transmitindo-os através de fios cuidadosamente selecionados que vão da temperatura ambiente a zero próximo a absoluto. Esses fios são escolhidos por sua capacidade de entregar sinais de maneira eficiente e precisa. Além disso, a incorporação de filtros ao longo da fiação ajuda a proteger os qubits contra ruídos externos, garantindo que seu desempenho permaneça intransigido.

Friding de diluição: um dos lugares mais frios do universo

Qubits supercondutores requerem temperaturas mais frias que o espaço sideral para operar efetivamente. Atingimos essas condições ultra-frio usando um dispositivo chamado geladeira de diluição. Ao abrigar nossos qubits nessa geladeira, os metais supercondutores entram em um estado de resistência zero, permitindo que a eletricidade flua sem perda de energia e minimizando o ruído térmico. Esse ambiente gelado permite que nossos qubits mantenham suas propriedades quânticas e executem cálculos quânticos complexos.

Willow representa um avanço significativo nos esforços da nossa equipe quântica de IA para desbloquear todo o potencial da computação quântica. Agora que você vislumbrou nosso trabalho de laboratório, explore nosso roteiro de computação quântica para descobrir como planejamos fazer a transição da tecnologia quântica do laboratório para as aplicações práticas.