O desenvolvimento que a computação quântica experimentou na última década é impressionante. Esta disciplina deixa de ser atrativa apenas para centros de pesquisa vinculados a algumas das mais prestigiadas universidades do planeta; os governos dos Estados Unidos, China, Alemanha, França, Austrália, Reino Unido, Índia, Canadá ou Rússia são alguns dos que declararam abertamente o caráter estratégico O que a computação quântica tem para eles?
No entanto, muito do maior progresso que estamos testemunhando veio da iniciativa privada. Google, Intel, Honeywell ou IBM são algumas das empresas que concorrem possibilitar inovações exigido pelos desafios que este paradigma computacional nos colocou.
Os especialistas concordam que ainda há muito a ser feito, mas os dois maiores desafios que precisam ser superados para possibilitar computadores quânticos totalmente funcionais são a implementação de um sistema de correção de erros que garanta que os resultados que lemos estejam corretos e também a escala do número de qubits. Na verdade, ambos os desafios andam de mãos dadas.
Como Ignacio Cirac, um dos fundadores da computação quântica, nos explicou durante a conversa que tivemos com ele em junho de 2021, “para resolver problemas simbólicos, precisaremos ter vários milhões de qubits. Provavelmente até centenas de milhões de qubits. No momento estamos falando de cem qubits, então há um longo caminho a percorrer. Há quem diga que talvez com 100.000 qubits um problema específico possa ser resolvido, mas realmente são necessários muitos qubits».
Em meados de novembro de 2021, a IBM apresentou o Eagle, um processador quântico de 127 qubits considerado o hardware mais avançado de seu tipo atualmente disponível. O itinerário desta empresa prevê que em 2022 chegará o Osprey, um chip quântico de 433 côvados, e em 2023 estará pronto o Condor, de 1121 qubits. No entanto, a promessa mais impressionante não nos foi feita pela IBM; Ele vem da empresa canadense Xanadu Quantum Technologies, que é a mesma empresa que esta semana anunciou (e demonstrou) que havia alcançado a supremacia quântica com seu processador fotônico Borealis.
Um milhão de qubits e correção de erros antes de 2030
A trajetória da Xanadu começou em 2016, mas o que colocou esta jovem empresa no centro do debate foi a publicação esta semana de um artigo na Nature em que Jonathan Lavoie, seu diretor científico, e sua equipe explicam como conseguiram supremacia quântica usando un procesador cuántico fotónico programable que eles batizaram como Borealis e que é capaz de operar à temperatura ambiente.
A equipe de Lavoie conseguiu resolver um problema em 36 microssegundos em que um supercomputador clássico equipado com o melhor algoritmo disponível levaria 9.000 anos
Como explicamos a você no artigo que dedicamos a esse marco há dois dias, a equipe de Lavoie conseguiu resolver tão pouco quanto 36 microssegundos um problema em que, segundo esses cientistas, um supercomputador clássico equipado com o melhor algoritmo disponível levaria 9.000 anos. Entretanto, isso não é tudo.
Além disso, esses pesquisadores afirmam que sua tecnologia permitiu minimizar as imperfeições de seu hardware e obter uma vantagem computacional em tempo de execução. 50 milhões de vezes maior para os quais lançaram outros computadores que também usam processadores quânticos fotônicos.
Tudo o que eles explicam em seu artigo na Nature é muito promissor, mas não há dúvida de que o mais surpreendente é o objetivo que orienta os passos de Lavoie e sua equipe: ter um computador quântico pronto antes do final desta década. um milhão de qubits dotado da capacidade de corrigir seus próprios erros. Não há nada.
Como nos explicou Ignacio Cirac, um hardware quântico com essas características provavelmente nos permitiria resolver alguns problemas simbólicos e nos colocaria muito mais perto de computadores quânticos totalmente funcionais.
Um dos maiores trunfos para a equipe científica de Xanadu é que seu processador quântico fotônico pode ser feito usando a mesma tecnologia fotolitográfica usados na produção dos chips que residem dentro de nossos computadores e smartphones, abrindo as portas para sua produção em massa.
Se tudo correr como planejado, nada os impedirá de continuar a escalar seu hardware quântico além de um milhão de qubits.
No entanto, o mais interessante é a estratégia que a equipe liderada por Lavoie concebeu para tornar possível dimensionar seu hardware quântico até que seja capaz de reunir, segundo esses técnicos, um milhão de qubits. O que busca é, em linhas gerais, interligar seus processadores quânticos usando uma rede de fibra ótica para que possam trocar informações quânticas e enfrentar o mesmo problema de forma coordenada.
A vantagem mais óbvia que essa abordagem traz para a mesa é que, se tudo correr como os pesquisadores de Xanadu imaginam, nada os impedirá de continuar a escalar seu hardware quântico. além do milhão de qubits.
Se esse marco for alcançado, podemos ter certeza de que computadores quânticos totalmente funcionais estarão esperando ao virar da esquina. Enquanto isso, teremos que nos contentar em observar como protótipos de computador quântico que temos atualmente continuam a melhorar a uma taxa que apenas alguns anos atrás parecia inacessível.
Imagem de capa: Xanadu
Mais informação: Natureza | Xanadu
