Um novo tipo de computador
Um computador quântico opera de maneira fundamentalmente diferente de um computador clássico.
Na computação clássica, um “bit” é um pequeno pedaço de informação binária, um ou zero.
Um “qubit” – ou um bit quântico – é a versão mais recente dessa idéia. Diferentemente dos bits binários, que são um cenário de ou / ou, os qubits utilizam “superposição”, o que lhes permite estar em vários estados ao mesmo tempo.
Pense nas duas opções de jogar uma moeda: cara ou coroa. Agora pense em uma moeda giratória – em que os dois estados piscam ao mesmo tempo. Isso é superposição.
E superposição significa poder. Muito poder.
Enquanto um computador clássico exige 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 conseguiu vencer o campeão mundial Gary Kasparov no xadrez, examinando 200 milhões de jogadas por segundo.
Uma máquina quântica pode aumentar isso em um trilhão ou mais.
Supremacia Quântica do Google
Se um computador quântico é muito mais poderoso que um computador clássico, o anúncio da supremacia quântica do Google é uma grande mudança para o futuro da computação.
Usando uma máquina chamada Sycamore com um chip composto por 53 qubits, a equipe de pesquisadores do Google conseguiu executar uma tarefa chamada amostragem de circuito aleatória.
Isso implica a execução de operações aleatórias nos qubits, “literalmente, como se o código do programa fosse escolhido aleatoriamente”, conforme explicado pelo cientista da computação Bill Fefferman, da Universidade de Chicago.
Os valores de todos os qubits foram medidos, todo o processo foi repetido várias vezes e a distribuição resultante não é aleatória.
Por fim, o Sycamore levou 200 segundos para repetir o processo de amostragem um milhão de vezes, enquanto um supercomputador clássico de primeira linha levaria cerca de 10.000 anos para concluir o mesmo processo.
Mas o Google está longe de estar sozinho na corrida à 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 grande armazém, está pendurado um objeto que mais se parece com um grande charuto branco. É uma engenhoca feita pelo homem, uma geladeira criogênica de próxima geração resfriada a 0,003 Kelvin, ou ao norte do zero absoluto.
O tubo pertence à Rigetti Computing, o próximo concorrente 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 momento de lançamento do que muitos suspeitavam, e que ele queria ser o único a impulsionar a tecnologia na linha de chegada.
Em busca de sua visão, Rigetti deixou um emprego confortável como pesquisador quântico na IBM, levantou mais de US $ 119 milhões em financiamento 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 maiores e mais empolgantes aspectos de Rigetti, no entanto, é o esforço deles em direção à democratização da computação quântica.
No momento, se você for ao site de Rigetti (www.rigetti.com), poderá fazer o download do Forest, o kit de desenvolvimento quântico deles. O kit fornece uma interface amigável ao mundo quântico.
Com ele, quase qualquer um pode escrever um programa e executá-lo no computador de trinta e dois qubit de Rigetti. Até o momento, mais de 120 milhões de programas já foram executados.
E outras empresas estão seguindo rapidamente o exemplo, já que Microsoft, IBM e Google lançaram serviços de nuvem quântica.
Então, para onde estamos agora e para onde estamos indo?
O anúncio do Google causou um grande alvoroço na comunidade de computação quântica.
De fato, a própria noção de “supremacia quântica” está sob escrutínio. A “supremacia” implica que os computadores quânticos substituirão a computação tradicional, em vez de servir como um complemento.
Por outro lado, outro termo frequentemente usado (proposto por Rigetti) é “vantagem quântica”. Segundo 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 vários domínios problemáticos.
Para se ter uma idéia de escala: se todos os átomos do universo fossem capazes de armazenar um pouco de informação, um computador de oitenta qubit teria mais capacidade de armazenamento de informações do que todos os átomos do universo.
E já os atuais computadores quânticos de ponta, incluindo o Sycamore do Google e o Q53 da IBM, atingiram 53 qubits.
Ainda hoje, não temos uma idéia concreta de quais inovações podem surgir quando a computação quântica amadurecer em escala. Mas o que sabemos é tentador.
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 novos medicamentos”.
Ele descartará as atuais restrições de computação à inteligência artificial, transformará fundamentalmente a cibersegurança e permitirá simular sistemas de complexidade sem precedentes.
Digamos que você esteja tentando criar um novo medicamento contra o câncer. Em vez de construir um laboratório úmido em larga escala para explorar as propriedades de centenas de milhares de compostos em tubos de ensaio, você poderá fazer grande parte dessa exploração dentro de um computador “.
Em outras palavras, a lacuna entre a questão experimental e qualquer nova solução – seja nova droga, material otimizado ou produto personalizado – está prestes a se tornar muito menor.
Prepare-se. A era da computação quântica democratizada, escalável e acessível em nuvem está apenas começando.
Texto de Peter Diamandis