“Estamos entrando nessa fase da computação quântica que chamo de… a era da utilidade.”
Cientistas da IBM dizem que desenvolveram um método para gerenciar a falta de confiabilidade inerente aos processadores quânticos, possivelmente fornecendo um avanço há muito esperado para tornar os computadores quânticos tão práticos quanto os convencionais – ou até mais.
O avanço, detalhado em um estudo publicado na revista Nature, ocorre quase quatro anos depois que o Google declarou ansiosamente a “supremacia quântica”, quando seus cientistas alegaram ter demonstrado que seu computador quântico poderia superar um clássico.
Embora ainda seja um marco, essas alegações de “supremacia quântica” não deram certo. O experimento do Google foi criticado por não ter mérito no mundo real, e não demorou muito até que outros experimentos demonstrassem que os supercomputadores clássicos ainda podiam superar os do Google.
Os pesquisadores da IBM, porém, parecem confiantes de que desta vez os ganhos são reais.
“Estamos entrando nessa fase da computação quântica que chamo de utilidade”, disse Jay Gambetta, membro da IBM e vice-presidente da IBM Quantum Research, ao The New York Times. “A era da utilidade.”
Correndo o risco de simplificar seriamente alguma ciência maravilhosa e alucinante, aqui está um rápido resumo da computação quântica.
Basicamente, ele tira proveito de dois princípios da mecânica quântica. A primeira é a superposição, a capacidade de uma única partícula, neste caso bits quânticos ou qubits, estar em dois estados separados ao mesmo tempo. Depois, há o emaranhamento, que permite que duas partículas compartilhem o mesmo estado simultaneamente.
Esses princípios assustadores permitem que um número muito menor de qubits rivalize com o poder de processamento dos bits regulares, que só podem ser binários um ou zero. Parece ótimo, mas no nível quântico, as partículas existem estranhamente em estados incertos, surgindo em uma aleatoriedade incômoda conhecida como ruído quântico.
Gerenciar esse ruído é a chave para obter resultados práticos de um computador quântico. Uma ligeira mudança de temperatura, por exemplo, pode fazer com que um qubit mude de estado ou perca a superposição.
É aqui que entra o novo trabalho da IBM. No experimento, os pesquisadores da empresa usaram um processador IBM Eagle de 127 qubits para calcular o que é conhecido como modelo de Ising, simulando o comportamento de 127 partículas magnéticas de tamanho quântico em um campo magnético – um problema que tem valor no mundo real, mas, nessa escala, é muito complicado para os computadores clássicos resolverem.
Para mitigar o ruído quântico, os pesquisadores, paradoxalmente, introduziram mais ruído e documentaram com precisão seus efeitos em cada parte do circuito do processador e os padrões que surgiram.
A partir daí, os pesquisadores puderam extrapolar com segurança como seriam os cálculos sem nenhum ruído. Eles chamam esse processo de “mitigação de erros”.
Há apenas um problema irritante. Como os cálculos realizados pelo processador quântico da IBM eram de uma escala tão complicada, um computador clássico que fizesse os mesmos cálculos também enfrentaria incertezas.
Mas como outros experimentos mostraram que seu processador quântico produziu resultados mais precisos do que um clássico ao simular um modelo de Ising menor, mas ainda formidavelmente complexo, os pesquisadores dizem que há uma boa chance de que suas descobertas com mitigação de erros estejam corretas.
“O nível de concordância entre os cálculos quânticos e clássicos em problemas tão grandes foi bastante surpreendente para mim pessoalmente”, disse o coautor Andrew Eddins, físico da IBM Quantum, em uma longa postagem no blog da empresa. “Espero que seja impressionante para todos.”
Por mais promissoras que sejam as descobertas, “não é óbvio que eles alcançaram a supremacia quântica aqui”, disse o coautor Michael Zaletel, físico da UC Berkley, ao NYT.
Outros experimentos precisarão corroborar que as técnicas de mitigação de erros dos cientistas da IBM não produziriam os mesmos, ou até melhores, resultados em um processador clássico calculando o mesmo problema.
Enquanto isso, os cientistas da IBM veem sua mitigação de erros como um trampolim para um processo ainda mais impressionante de correção de erros, que pode ser o que finalmente inaugura uma era de “supremacia quântica”. Estaremos atentos.
Publicado em 20/06/2023 18h28
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