A era da computação quântica democratizada, escalonável e acessível em nuvem começou!

Peter Diamandis

Imagine um computador capaz de superar a rede mais sofisticada em apenas alguns segundos, modelar perfeitamente sistemas complexos de clima e biológicos.

O que você poderia fazer com esse poder computacional? Inventar novas drogas? Criar simulações de múltiplos universos? Que tal otimizar sua carteira de investimentos?

Agora, descoberta após descoberta ameaça transformar esses cenários de ficção científica em fatos científicos! 

Em 2019, o Google fez um anúncio monumental de “supremacia quântica“: concluir um cálculo que normalmente levaria 10.000 anos nos supercomputadores mais poderosos em apenas 200 segundos (3,20 min).   

Enquanto isso, empresas como a Rigetti Computing estão nos aproximando cada vez mais do quantum democratizado na nuvem.

Mas o que exatamente é computação quântica?  

Vamos mergulhar …

UM NOVO TIPO DE COMPUTADOR

Um computador quântico opera de uma maneira fundamentalmente diferente de um computador clássico.

Na computação clássica, um “bit” é um pequeno pedaço de informação binária: 1 ou 0.

Um “qubit” – ou um bit quântico – é a versão mais recente dessa ideia, ao contrário dos bits binários, que são um cenário ou / ou, os qubits usam “superposição“, isso permite que eles estejam em vários estados ao mesmo tempo.

Pense nas duas opções de jogar uma moeda: cara ou coroa, agora pense em uma moeda girando – onde os dois estados piscam ao mesmo tempo. Isso é superposição!  

Superposição significa poder, muito poder!

Enquanto um computador clássico requer milhares de etapas para resolver um problema difícil, um computador quântico pode realizar a mesma tarefa em apenas duas ou três etapas

  • Para colocar isso em perspectiva, o Deep Blue da IBM foi capaz de derrotar o campeão mundial de xadrez Garry Kasparov examinando 200 milhões de jogadas por segundo.
  • Uma máquina quântica pode elevar isso para um trilhãoou mais.  

O maior computador quântico da IBM tem 65 qubits, e, no ano passado, a empresa anunciou planos de construir um computador de 1.000 qubit até 2023. 

SUPREMACIA QUÂNTICA DO GOOGLE

Se um computador quântico é muito mais poderoso do que um computador clássico, o anúncio da supremacia quântica do Google é uma grande virada de jogo para o futuro da computação.

Usando uma máquina chamada Sycamore com um chip de 53 qubits, a equipe de pesquisadores do Google conseguiu realizar uma tarefa chamada amostragem aleatória de circuitos.

Isso envolve a execução de operações aleatórias nos qubits, “literalmente como se o código de seu programa tivesse sido escolhido aleatoriamente”, conforme explicado pelo cientista da computação Bill Fefferman, da Universidade de Chicago.

Os valores de todos os qubits foram então medidos e todo o processo foi repetido várias vezes, a distribuição resultante não é aleatória devido aos efeitos quânticos e é exorbitantemente desafiadora (para não mencionar demorada) para calcular com computadores clássicos.

No final das contas, Sycamore levou 200 segundos para repetir o processo de amostragem um milhão de vezes, enquanto um supercomputador clássico top de linha levaria cerca de 10.000 anos para completar o mesmo processo.  

Uma versão menor do chip Sycamore (apenas 12 qubits) foi usada para simular reações químicas, um processo que poderia levar a descobertas úteis, como baterias, fertilizantes e técnicas de sequestro de carbono aprimorados. 

Mas o Google está longe de ser o único na corrida para a supremacia quântica escalável … 

A HISTÓRIA DE RIGETTI

O lugar mais frio do universo está localizado na ensolarada Califórnia.

Nos arredores de Berkeley, dentro de um armazém enorme, está pendurado um grande cachimbo branco. É uma engenhoca feita pelo homem, uma geladeira criogênica de última geração resfriada a 0,003 Kelvin, ou ao norte do zero absoluto.

O tubo pertence à Rigetti Computing, o próximo competidor com o objetivo de construir computadores quânticos úteis.

A empresa começou em 2013, quando um físico chamado Chad Rigetti decidiu que os computadores quânticos estavam muito mais próximos do horário nobre do que muitos suspeitavam e que ele queria ser o único a levar a tecnologia até a linha de chegada.

Em busca de sua visão, Rigetti deixou um emprego confortável como pesquisador quântico na IBM, levantou quase $ 200 milhões em fundos até o momento e construiu o tubo mais frio da história. Mais de cinquenta pedidos de patentes depois, Rigetti agora fabrica circuitos quânticos integrados que estão diretamente ligados a um computador quântico na nuvem.

Um dos aspectos maiores e mais interessantes sobre Rigetti, no entanto, é seu impulso para a democratização da computação quântica.  

Agora mesmo, se você for ao site da Rigetti, poderá baixar o Forest (https://qcs.rigetti.com/sdk-downloads), seu kit de desenvolvedor quântico. O kit fornece uma interface amigável para o mundo quântico.

Com ele, quase qualquer pessoa pode escrever um programa e executá-lo nos computadores de Rigetti, variando de 8 a 31 qubits. Até o momento, mais de 120 milhões de programas já foram executados em suas máquinas.  

E outras empresas estão seguindo o exemplo rapidamente, já que a Microsoft, IBM e Google já lançaram serviços de nuvem quântica.

ENTÃO, ONDE ESTAMOS AGORA E PARA ONDE VAMOS?

Dentro da comunidade de computação quântica, a própria noção de “supremacia quântica” está sob escrutínio. 

“Supremacia” implica que os computadores quânticos irão substituir a computação tradicional, ao invés de servir como um suplemento.  

Em contraste, outro termo frequentemente usado (proposto por Rigetti) é “vantagem quântica“, de acordo com a empresa, esse conceito é demonstrado quando um algoritmo executado em uma plataforma de computação quântica “tem um tempo de solução mais rápido, uma solução de melhor qualidade ou menor custo de computação clássica em comparação com o melhor algoritmo clássico”.

Em ambos os casos, a computação quântica oferece enormes vantagens quantitativas sobre os computadores clássicos em uma variedade de domínios de problemas.

Para se ter uma ideia da escala: se todos os átomos do universo fossem cada um capaz de armazenar um bit de informação, um computador de 80 qubit teria mais capacidade de armazenamento de informações do que todos os átomos do universo.

E já, os atuais computadores quânticos de última geração, incluindo o Sycamore do Google e o Hummingbird da IBM, alcançaram uma contagem de 53 e 65 qubits, respectivamente.

Ainda hoje, não temos nenhuma ideia concreta de quais inovações podem surgir quando a computação quântica amadurece em escala, mas, o que fazer saber é tentadora.  

Como a química e a física são processos quânticos, a computação em qubits dará início ao que Simon Benjamin, de Oxford, chama de “uma era de ouro da descoberta de novos materiais, novos produtos químicos e novas drogas”.

Ele vai colocar de lado as restrições de computação atuais à inteligência artificial, transformar fundamentalmente a segurança cibernética e nos permitir simular sistemas de complexidade sem precedentes.

Como Chad Rigetti explica, “[A tecnologia] muda a economia da pesquisa e do desenvolvimento. Digamos que você esteja tentando criar um novo medicamento contra o câncer. Em vez de construir um laboratório úmido em grande escala para explorar as propriedades de centenas de milhares de compostos em tubos de ensaio, você será capaz de fazer grande parte dessa exploração dentro de um computador ”.

Em outras palavras, a lacuna entre as questões experimentais e qualquer nova solução – seja um novo medicamento, material otimizado ou produto personalizado – está prestes a se tornar muito menor   

Prepare-se! 

A era da computação quântica democratizada, escalonável e acessível em nuvem começou!

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