Entenda o que é a "supremacia quântica"

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Andrew Brookes/GettyImages

A supremacia quântica é quando o potencial superior da computação quântica é finalmente alcançado na prática

Pesquisadores do Google afirmaram ter alcançado a “supremacia quântica“, na qual um computador que aproveita as propriedades de partículas subatômicas faz um trabalho muito melhor na resolução de um problema do que o supercomputador tradicional mais poderoso do mundo.

Dada a tarefa de encontrar um padrão em uma série aparentemente aleatória de números, o computador quântico do Google alcançou uma resposta em 3 minutos e 20 segundos. O Google estima que o Summit supercomputer no Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tennessee, levaria 10 mil anos para resolver o problema.

Segundo o Google, uma vitória tão grande se encaixa na definição de supremacia. Simplificando, isso implica resolver um problema de computação que um computador convencional teria dificuldade para, ou mesmo nunca, concluir.

Mas o que isso realmente significa no contexto da pesquisa e quando a computação quântica nos afetará? Aqui está uma explicação:

O QUE É ‘SUPREMACIA QUÂNTICA’?

A supremacia quântica é um santo graal para os pesquisadores da área: é quando o potencial superior da computação quântica é finalmente alcançado na prática – substituindo efetivamente as formas existentes de computação.

O QUE HÁ DE DIFERENTE NA COMPUTAÇÃO QUÂNTICA?

Computadores convencionais usam ‘bits’ – conjuntos dos algarismos um e zero – como base em seus cálculos. Em termos simples, eles representam ‘sim’ e ‘não’ ou ‘ligado’ e ‘desligado’. Em combinação, os bits podem ser usados para lidar com tarefas lógicas.

A computação quântica utiliza uma propriedade de partículas subatômicas nas quais elas podem existir simultaneamente em diferentes estados. Um bit quântico, ou qubit, pode, portanto, ser um e zero ao mesmo tempo. No jargão, isso é chamado de superposição.

O QUE TORNA OS COMPUTADORES QUÂNTICOS TÃO PODEROSOS?

Outra propriedade das partículas subatômicas é que elas se entrelaçam – o que significa que elas podem influenciar o comportamento uma da outra de maneira observável.

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A combinação do entrelaçamento com a superposição leva a aumentos exponenciais no poder de computação a cada qubit adicional.

O processador Sycamore, projetado pelo Google no Vale do Silício, tinha 54 qubits dispostos em uma grade bidimensional. No experimento, apenas 53 funcionaram – ainda o suficiente para produzir um resultado bem-sucedido.

PORQUE DEMOROU TANTO TEMPO PARA CHEGAR A ESTE PONTO?

Físicos vêm falando sobre computação quântica há mais de 30 anos, mas os desafios de fazê-la funcionar são assustadores.

Os qubits precisam ser resfriados até um pouco acima do zero absoluto para reduzir o ‘ruído’ – ou vibração – que gera erros nos cálculos feitos por um computador quântico.

Os pesquisadores do Google, ao resolver o problema com um alto grau de fidelidade – ou precisão – podem razoavelmente afirmar que alcançaram um marco significativo, dizem os físicos.

ISSO SIGNIFICA QUE COMPUTADORES TRADICIONAIS SERÃO ULTRAPASSADOS?

Críticos, incluindo a rival IBM, dizem que o Google está exagerando em sua conquista e criando a impressão enganosa de que os computadores quânticos efetivamente tornarão todos os computadores convencionais obsoletos.

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Ao adicionar armazenamento em disco, o supercomputador Summit – fabricado pela IBM – poderia resolver o problema de números aleatórios do Google em no máximo dois dias e meio, com maior precisão, dizem eles.

Os céticos também argumentam que o Google resolveu apenas uma tarefa muito restrita e que a computação quântica ainda está muito longe do uso prático. No mundo real, os computadores quânticos provavelmente trabalharão em conjunto com os computadores clássicos, fazendo uso de seus respectivos pontos fortes.

O QUE VEM DEPOIS?

Pesquisadores da equipe de pesquisa de inteligência artificial do Google veem possíveis usos para a computação quântica em áreas como aprendizado de máquina e ciência de materiais e química. Eles admitem, no entanto, que será necessária uma precisão ainda maior para trazer essas aplicações ao mundo real.

Enquanto isso, experts em criptografia já estão se preparando para o dia em que os computadores quânticos possam ser usados para decifrar os códigos utilizados, por exemplo, para garantir o acesso online a contas bancárias. Portanto, mesmo antes de a computação quântica se tornar amplamente utilizada, a ‘criptografia pós-quântica’ já está aqui.

O GOOGLE ESTÁ NA LIDERANÇA?

O Google, com seu título de ‘supremacia quântica’, está reivindicando a liderança no campo, mas a IBM é uma rival próxima. A pesquisa aplicada está crescendo e as startups estão surgindo também – é possível reservar períodos de tempo para utilizar um computador quântico conectado a um servidor em nuvem para fazer o trabalho de pesquisa.

A China, que investiu pesado em áreas como inteligência artificial, também apoia a computação quântica – abrindo outra frente em sua guerra fria comercial e tecnológica com os Estados Unidos.