A Era Quântica começou

O potencial da Computação Quântica, em sua plenitude, pode estar a anos de distância, mas muitos benefícios já estão disponíveis agora, argumenta Vern Brownell, presidente e CEO da D-Wave, cujo sistema quântico já está em sua segunda geração.

Lançado há 17 anos por uma equipe com raízes na Canada’s University of British Columbia, a D-Wave apresentou o que chamou de “o primeiro computador quântico comercialmente disponível do mundo” por volta em 2010. Desde então, a empresa duplicou o número de qubits, ou bits quânticos, nas suas máquinas. mais ou menos todos os anos. Hoje, o sistema D-Wave 2X possui mais de 1 mil qubits.

Entre seus clientes figuram empresas como Google, NASA e Lockheed-Martin. Em um experimento recente, a Google informou que a tecnologia da D-Wave superou uma máquina convencional de 100 milhões de vezes.

Estamos no início da Era Quântica”, diz Brownell. “Acreditamos que estamos bem no limite de fornecimento de recursos impossíveis de obter com a computação clássica”, completa.

Enquanto os bits usados ​​por computadores tradicionais representam dados como 0s ou 1s, qubits podem ser, simultaneamente, 0s e 1s e um estado conhecido como superposição, permitindo novos níveis de desempenho e eficiência. Equipados com esse poder, os pesquisadores podem resolver problemas que não poderiam resolver antes.

“Os computadores quânticos terão impacto em quase todas as disciplinas”, afirma Brownell, citando exemplos como a descoberta de medicamentos e modelagem climática. “Isso abre uma nova caixa de ferramentas para os cientistas e desenvolvedores.”

As empresas já podem adicionar recursos quânticos em suas cargas de trabalho, e os clientes podem acessar máquinas D-Wave remotamente, na British Columbia. Como no caso da IBM, que anunciou recentemente que as suas próprias capacidades quânticos estão disponíveis para clientes por meio da nuvem.

Cada vez mais, o acesso em nuvem será o modelo de implantação primário para tais tecnologias. Tipicamente, a computação quântica vai ser usada junto com os sistemas convencionais, disse Brownell. “Se você está usando um iPhone, um desktop ou qualquer outra coisa, você pode acessar a tecnologia quântica, assim como qualquer outro recurso”, explicou.

Isso não quer dizer que não existem desafios. A D-Wave Fabrica chips supercondutores e software capaz de injetar recursos de computação quântica em algoritmos de aprendizado de máquina para treinamento muitas o vezes mais rápido e com maior precisão.

O sistema da D-Wave é ideal para tarefas específicas enquanto o sistema da IBM é desenhado para rodar tarefas mais diversas.

O processador 5-qubit da IBM também estaria entre os primeiros passos para a construção de um computador quântico universal que pesquisadores têm perseguido por décadas.

Há dois anos, a companhia comprometeu US$ 3 bilhões para repensar o design de computadores convencionais, com pesquisa centradas ao redor de computação quântica e chips inspirados no cérebro humano como seu processador experimental TrueNorth.

A IBM espera construir um computador quântico na ordem de 50 a 100 qubits dentro da próxima década. Um computador quântico universal exigiria algo entre um milhão a 100 milhões de qubits e isso poderia levar décadas para ser construído, disse Gambetta.

O processador 5-qubit é parte de uma nova plataforma chamada “IBM Quantum Experience”, onde seu acesso será feito através da plataforma Cloud Bluemix da IBM, que fornecerá a interface para carregar aplicações para serem “trituradas” no processador quântico.

Na Nasa
Aparentemente, não há muito o que olhar na “caixa preta” que reside no coração do Advanced Supercomputing da Nasa, no Vale do Silício. Do tamanho de um armário, ele é menor que um supercomputador convencional, mas algo realmente impressionante acontece em seu interior.

No caso, a caixa é um computador quântico D-Wave 2X, que teoricamente pode ser usado para resolver problemas complexos em segundos em vez  de levar anos. 

A pesquisa ainda se encontra em estágios iniciais e o uso comercial pode estar décadas de distância, mas uma equipe de engenheiros da Nasa e Google anunciaram recentemente e que o computador D-Wave, ao rodar um problema de otimização, obteve uma resposta 100 milhões de vezes mais rápida que um computador convencional com um único núcleo de processamento. 

“O que uma máquina D-Wave faz em um segundo levaria 10 mil anos para um computador convencional com um único núcleo”, disse Hartmut Neven, diretor de engenharia do Google durante conferência para imprensa para anunciar o resultado. 

Os pesquisadores vêem como um passo promissor, mas ele também vem com algumas ressalvas – uma vez que o computador foi projetado para a tarefa de otimização específica para o qual foi testado. 

Um problema de otimização é aquele onde há várias formas possíveis de chegar a um resultado desejado. 

O exemplo clássico é o vendedor viajante que precisa encontrar a rota mais eficiente para visitar um número de cidades. Quanto mais cidades são acrescentadas, maior o número de possíveis rotas e logo há muitas possibilidades para um computador convencional lidar em uma quantidade razoável de tempo.

Aplicações
Problemas similares existem em missões espaciais e no modelo de controle de tráfego aéreo – áreas que a Nasa devota significantes esforços em computação. 

O problema usado para testar o computador D-Wave tinha cerca de mil variáveis. 

“A Nasa tem uma grande variedade de aplicações que não conseguem ser resolvidas em supercomputadores tradicionais em um prazo realista devido a sua complexidade exponencial, então sistemas que usam efeitos quânticos oferecem uma oportunidade de resolver tais problemas”, disse Rupak Biswas, diretor de exploração tecnológica no Nasa Ames. 

Detalhes do teste foram publicados na última segunda-feira pelo Google em um artigo científico. 

A máquina no Ames Research Center da Nasa é uma das três que a D-Wave construiu. Outra se encontra no Los Alamos National Laboratory e a terceira é de propriedade da Lockheed Martin e usada pela University of Southern California. 

Quando os primeiros resultados do computador D-Wave da Nasa foram publicados, houve um debate significativo sobre se a máquina estava superando os computadores convencionais.

Já o trabalho de pesquisa do Google não foi revisado pelos seus pares, dessa forma cientistas ainda têm de pesar sobre os últimos resultados.