O hardware quântico está se aproximando da prova de conceito, mas sistemas práticos em grande escala ainda estão a décadas de distância devido a gargalos de engenharia.
resumo
Seis grandes plataformas quânticas progrediram de demonstrações em laboratório para os primeiros sistemas integrados, refletindo o início da era dos transistores da computação clássica. A expansão para milhões de qubits requer avanços em materiais, fabricação, interconexões, temperaturas criogênicas e controles automatizados para reduzir as taxas de erro. Os pesquisadores prevêem uma trajetória de várias décadas, com prontidão variando de acordo com o caso de uso em computação, rede, detecção e simulação.
A tecnologia quântica entrou em um estágio crucial de desenvolvimento semelhante aos primeiros dias dos transistores, de acordo com uma análise conjunta de pesquisadores de diversas instituições.
Cientistas da Universidade de Chicago, MIT, Universidade de Stanford, Universidade de Innsbruck e Universidade de Tecnologia de Delft avaliaram seis principais plataformas de hardware quântico neste estudo, incluindo qubits supercondutores, íons presos, átomos neutros, defeitos de spin, pontos quânticos semicondutores e qubits fotônicos.
A tecnologia quântica está saindo do laboratório
A revisão documentou o progresso desde experimentos de prova de conceito até sistemas em estágio inicial com aplicações potenciais em computação, comunicações, detecção e simulação, disseram os pesquisadores.
Aplicações em grande escala, como simulações químicas quânticas complexas, requerem milhões de qubits físicos e taxas de erro que excedem em muito as capacidades atuais, disseram os cientistas em sua análise.
Os principais desafios de engenharia incluem ciência de materiais, fabricação de dispositivos de produção em massa, fiação e distribuição de sinais, gerenciamento térmico e controle de sistema automatizado, de acordo com o relatório.
Os pesquisadores traçaram paralelos com o problema da “tirania dos números” da década de 1960 enfrentado pelos primeiros computadores e apontaram para a necessidade de estratégias coordenadas de engenharia e design em nível de sistema.
A análise descobriu que o nível de prontidão tecnológica varia de acordo com a plataforma, com qubits supercondutores apresentando a maior prontidão para computação, átomos neutros para simulação, qubits fotônicos para redes e defeitos de spin para detecção.
O atual nível de prontidão representa uma demonstração inicial em nível de sistema, em vez de uma tecnologia totalmente madura, disseram os pesquisadores. A investigação mostra que os avanços provavelmente reflectirão a trajectória histórica da electrónica clássica, exigindo décadas de inovação incremental e partilha de conhecimento científico antes que sistemas práticos à escala de utilidade se tornem viáveis.
