AWS Ocelot: o chip quântico que reduz erros em 90% com 'cat qubits'

A AWS apresentou o Ocelot, um chip quântico protótipo que ataca o maior problema da computação quântica: a correção de erros. Em vez de construir qubits normais e depois corrigir os erros com milhares de qubits auxiliares, a AWS desenhou o chip desde o início com correção de erros incorporada, usando 'cat qubits' — nome inspirado no gato de Schrödinger.

O chip Ocelot, primeiro processador quântico da AWS com arquitetura de cat qubits, desenvolvido no AWS Center for Quantum Computing na Caltech. (Crédito: AWS / Amazon Science)

O problema que o Ocelot resolve

Os qubits são extremamente frágeis. Vibrações, calor, interferência electromagnética, até raios cósmicos derrubam-nos do estado quântico. Para construir um qubit lógico fiável, os métodos tradicionais (como o código de superfície) exigem milhares de qubits físicos para cada qubit útil — um overhead que torna a computação quântica à escala proibitivamente cara.

O Ocelot ataca este problema pela raiz, usando um tipo especial de qubit chamado cat qubit, que existe em dois estados oscilatórios de grande amplitude simultaneamente (como o gato de Schrödinger vivo e morto). Esta arquitetura suprime naturalmente um dos dois tipos de erro quântico — o bit-flip — eliminando a necessidade de corrigi-lo ativamente.

Como funciona

O chip tem apenas 14 componentes — 5 cat qubits de dados (osciladores supercondutores), 5 circuitos de buffer para os estabilizar, e 4 qubits auxiliares para detetar erros de phase-flip. Está construído em dois chips de silício empilhados, usando materiais supercondutores (Tântalo) depositados em processos da indústria microeletrónica.

Os bit-flips (0↔1) são suprimidos exponencialmente pela própria física do cat qubit, atingindo tempos de ~1 segundo — 1.000× mais que qubits supercondutores normais. Os phase-flips são corrigidos com um simples código de repetição clássico, usando os qubits auxiliares.

Arquitetura do qubit lógico Ocelot: 5 cat qubits de dados, 4 qubits auxiliares transmon para deteção de erros, e circuitos de buffer para estabilização. (Crédito: AWS / Amazon Science)

Resultados experimentais (Nature, 26 Fev 2025)

• Erro lógico total: 1,65% por ciclo para código de distância 5 (Nature)
• Bit-flip suprimido para <0,5% por ciclo a |α|²=4 (supressão exponencial)
• Gate C-NOT com viés de ruído que preserva a proteção contra bit-flips
• Taxa de erro lógico caiu significativamente ao aumentar a distância de 3 para 5 — prova de que o código de repetição funciona

For quantum computers to be successful, we need error rates to be about a billion times better than they are today. With Ocelot, we are developing a new chip architecture that may be able to get us there faster.

— Oskar Painter, AWS Director of Quantum Hardware / Caltech

Dilution refrigerator no AWS Center for Quantum Computing, no campus da Caltech. Os chips quânticos funcionam a 15 millikelvin — mais frio que o espaço interestelar. (Crédito: AWS / Caltech)

O impacto na corrida quântica

O Ocelot aparece num momento em que a corrida quântica está ao rubro. A Google tem o Willow (105 qubits, correção abaixo do limiar), a Microsoft tem o Majorana 1 (qubits topológicos) e a Quantinuum abriu capital a $17,6 mil milhões a 4 de junho de 2026. Mas a estratégia da AWS é diferente: em vez de competir pelo maior número de qubits físicos, aposta em menos qubits, muito mais eficientes.

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