IBM diz ter entrado na era da vantagem quântica
Três experimentos foram além dos melhores métodos tradicionais e criaram formas de verificar resultados sem repetir integralmente os cálculos
Um computador quântico da IBM levou cerca de 15 minutos para concluir um cálculo que exigiria tempo e recursos impraticáveis até mesmo para os supercomputadores mais poderosos do mundo.
O experimento, realizado em parceria com pesquisadores da Universidade de Chicago, é uma das três demonstrações apresentadas pela empresa na quinta-feira (30) para sustentar que a computação quântica entrou em uma nova fase.
Nos três casos, as máquinas resolveram problemas que os principais métodos da computação tradicional não conseguiram reproduzir ou verificar em um prazo útil. Mas o avanço não está apenas na velocidade.
Os pesquisadores também buscaram responder a uma das maiores dúvidas em torno da tecnologia: como saber se o resultado está correto quando nenhum computador convencional consegue refazer o cálculo para conferir?
Segundo a IBM, os experimentos atendem aos principais critérios da chamada vantagem quântica. O termo descreve o momento em que um computador quântico consegue resolver determinado problema de maneira mais rápida, precisa ou eficiente do que os melhores sistemas tradicionais disponíveis.
Isso não significa que os computadores atuais se tornaram obsoletos. Por enquanto, a vantagem aparece em problemas científicos bastante específicos. Os resultados mostram, porém, que a computação quântica começa a sair do campo das promessas.
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UM CÁLCULO DE CERCA DE 15 MINUTOS
No trabalho realizado com a Universidade de Chicago, os pesquisadores utilizaram 70 qubits lógicos — unidades de informação organizadas para reduzir os erros que afetam as máquinas quânticas.
O computador da IBM concluiu a tarefa em cerca de 15 minutos. Segundo a equipe, reproduzir o mesmo cálculo com os principais métodos tradicionais exigiria um tempo proibitivo, mesmo nos supercomputadores mais poderosos.
O circuito usado no experimento também foi construído para identificar falhas durante a execução. Com isso, os pesquisadores conseguiram estimar a precisão do resultado sem depender de outro computador capaz de repetir todo a conta.
COMO CONFERIR UMA RESPOSTA QUÂNTICA
Esse é um dos maiores obstáculos da área. Enquanto os cálculos ainda são pequenos, pesquisadores podem comparar a resposta quântica com uma simulação convencional.
O problema aparece quando a tarefa se torna complexa demais para os computadores tradicionais. Nesse ponto, a máquina quântica pode até apresentar uma resposta, mas não existe uma segunda máquina capaz de conferir todo o caminho.
As equipes envolvidas nos três experimentos recorreram a estratégias diferentes para contornar essa limitação. Criaram circuitos que identificam erros, compararam etapas menores com simulações tradicionais, repetiram os testes em equipamentos diferentes e alteraram propositalmente as condições das máquinas.
QUANDO OS SUPERCOMPUTADORES DEIXARAM DE CONCORDAR
Em outro estudo, realizado com a empresa Qedma, os pesquisadores usaram computadores quânticos para simular o comportamento de materiais em sistemas de até 74 qubits.
Isso não significa que os computadores atuais se tornaram obsoletos. Por enquanto, a vantagem aparece em problemas científicos bastante específicos.
Primeiro, o método de redução de erros foi testado em problemas menores, que ainda podiam ser comparados com os resultados de computadores convencionais. Depois, a equipe aumentou gradualmente a complexidade da simulação.
Os resultados foram confrontados com diferentes métodos tradicionais, incluindo cálculos executados no Fugaku, um dos supercomputadores mais poderosos do mundo. À medida que o problema crescia, as simulações convencionais passaram a produzir respostas diferentes entre si. O padrão observado pelo computador quântico, porém, permaneceu consistente.
Parte do teste também foi repetida em uma máquina quântica construída com outra tecnologia. O resultado semelhante ajudou a afastar a possibilidade de que o comportamento observado fosse provocado por uma falha específica do equipamento da IBM.
UM TESTE FEITO PARA DAR ERRADO
A terceira demonstração, desenvolvida com a Algorithmiq, simulou o fluxo de informação em um material quântico com estruturas irregulares.
O problema havia sido divulgado oito meses antes. Desde então, nenhum dos principais métodos tradicionais conseguiu reproduzir de forma confiável todas as etapas da simulação.
Para testar o próprio resultado, os pesquisadores aumentaram propositalmente o ruído dos equipamentos, modificaram a calibração das operações e repetiram os cálculos em diferentes processadores.
Mesmo sob essas alterações, o comportamento observado permaneceu estável. A equipe também tornou público um de seus melhores métodos de simulação tradicional, para que outros pesquisadores possam tentar reproduzir ou contestar os resultados.
O QUE MUDA A PARTIR DE AGORA
Computadores quânticos ainda são sensíveis a ruídos, interferências e pequenas alterações no ambiente. Além disso, eles não são melhores do que as máquinas convencionais em qualquer tipo de tarefa.
O avanço apresentado pela IBM está na combinação de dois fatores: realizar cálculos fora do alcance prático dos métodos tradicionais e criar formas de avaliar as respostas sem precisar reproduzir integralmente o problema em outro computador.
As possíveis aplicações incluem a simulação de novos materiais, baterias, medicamentos e fenômenos físicos complexos. Ainda assim, os experimentos não significam que os computadores quânticos estejam prontos para substituir as máquinas tradicionais.
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O avanço está em outro lugar: pela primeira vez, a IBM afirma ter reunido desempenho além do alcance dos melhores métodos clássicos e evidências de que os resultados podem ser considerados confiáveis.
Agora, os trabalhos terão de ser reproduzidos, testados e contestados por outros pesquisadores. Os circuitos e resultados estão disponíveis no Quantum Advantage Tracker, criado para que a comunidade acompanhe e desafie as demonstrações de vantagem quântica.
