Google anuncia criação de computador quântico hiperrápido

O Sycamore executou em 200 segundos uma tarefa que um computador clássico levaria 10 mil anos para concluir

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Pelo anúncio do Google, a era da computação quântica está cada vez mais próxima. Crédito: Max Pixel

Pesquisadores do Google anunciaram a criação de um computador quântico, chamado Sycamore, que executa em apenas 200 segundos (três minutos e 20 segundos) tarefas que um supercomputador de última geração concluiria em cerca de 10 mil anos. Segundo os pesquisadores, isso demonstra a supremacia quântica – quando um computador quântico programável supera o supercomputador clássico mais rápido. A descoberta foi anunciada em artigo publicado na revista “Nature”.

Nos computadores clássicos, o “bit”, ou unidade de informação, pode ter um valor de 1 ou 0. Seu equivalente em um sistema quântico, o qubit (bit quântico, que usa a estranheza das partículas subatômicas para calcular números), pode ter o valor de 1 e 0 simultaneamente. Isso abre espaço computacional e permite que vários cálculos sejam executados ao mesmo tempo, encurtando o tempo usado nas operações. Para isso, porém, é preciso que os qubits sejam sincronizados usando um efeito quântico conhecido como entrelaçamento.

O processador quântico do Sycamore era constituído por 54 qubits. Como um não funcionou corretamente, o dispositivo rodou com 53 qubits. Mesmo assim, o tempo em que a tarefa foi executada é uma demonstração da supremacia quântica, pela qual um computador quântico programável supera o supercomputador clássico mais rápido.

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Um objetivo da computação quântica é executar determinadas tarefas computacionais em velocidade exponencialmente maior que os computadores clássicos convencionais. Para atingir esse objetivo, vários desafios precisam ser enfrentados, como gerar um grande espaço computacional, mantendo baixas as taxas de erro, e criar um teste de referência que deve ser difícil para um computador clássico, mas fácil para um computador quântico.

Exigência maior

John Martinis, do Google, e colegas descrevem no artigo os avanços técnicos feitos para alcançar a supremacia quântica. Eles fabricaram um processador composto de 54 qubits, ou bits quânticos, que aproveitam a superposição e o entrelaçamento quânticos para explorar um espaço computacional exponencialmente maior do que o que é acessível com bits clássicos. Como um qubit não funcionou corretamente, o dispositivo executou 53 qubits.

A equipe desenvolveu processos de correção de erros a fim de manter fidelidades operacionais de até 99,99%. Para testar o sistema, os pesquisadores projetaram uma tarefa de amostragem de números aleatórios – em que os números aleatórios são produzidos por um circuito quântico –, a qual se torna cada vez mais exigente para computadores clássicos à medida que o número de qubits no circuito quântico aumenta.

O processador quântico coletou um milhão de amostras de um circuito quântico em aproximadamente 200 segundos. Um supercomputador de última geração executaria essa tarefa em cerca de 10 mil anos.

“Essa demonstração de supremacia quântica sobre os principais algoritmos clássicos de hoje nos principais supercomputadores do mundo é realmente uma conquista notável”, escreveu William Oliver em um artigo publicado na mesma edição da revista. No entanto, ele observa que mais trabalho precisa ser feito antes que os computadores quânticos se tornem uma realidade prática, como a produção de operações sustentadas e tolerantes a falhas.

Outras ressalvas foram feitas pela IBM, que trabalha em computadores quânticos próprios. “Argumentamos que uma simulação ideal da mesma tarefa [apresentada pelo Google] pode ser realizada em um sistema clássico em 2,5 dias e com fidelidade muito maior”, disseram os pesquisadores da IBM Edwin Pednault, John Gunnels e Jay Gambetta em um post no blog da empresa.

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