Na manhã seguinte, os pesquisadores do Google fizeram oficialmente a história da computação. Ou não, dependendo de quem você perguntar.
A gigante da tecnologia anunciou que alcançou um marco antecipado conhecido como “supremacia quântica” – um momento decisivo no qual um computador quântico executa um cálculo que nenhum computador comum pode igualar. Em um novo artigo na Nature, o Google descreveu exatamente esse feito realizado em sua máquina quântica de última geração, o código chamado “Sycamore”. Embora os computadores quânticos ainda não estejam em um ponto em que possam fazer coisas úteis, esse resultado demonstra que eles têm uma vantagem inerente sobre computadores comuns para algumas tarefas.
No entanto, em uma objeção de décima primeira hora, o principal rival da computação quântica do Google afirmou que o limiar da supremacia quântica ainda não foi ultrapassado. Em um artigo publicado on-line na segunda-feira, a IBM forneceu evidências de que o supercomputador mais poderoso do mundo quase consegue acompanhar a nova máquina quântica do Google. Como resultado, a IBM argumentou que a reivindicação do Google deveria ser recebida “com uma grande dose de ceticismo”.
Então, por que toda essa confusão? Os principais marcos não devem ser feitos grandes e inequívocos? O episódio nos lembra que nem todas as revoluções científicas chegam como um trovão – e que a supremacia quântica em particular envolve mais nuances do que cabe em uma manchete.
Os computadores quânticos estão em desenvolvimento há décadas. Enquanto computadores comuns ou clássicos realizam cálculos usando bits – sequências de 1s e 0s – os computadores quânticos codificam informações usando bits quânticos, ou qubits, que se comportam de acordo com as estranhas regras da mecânica quântica. Os computadores quânticos visam aproveitar esses recursos para executar cálculos rapidamente muito além da capacidade de qualquer computador comum. Mas, durante anos, os computadores quânticos lutaram para igualar o poder computacional de uma calculadora portátil.
Em 2012, John Preskill, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, cunhou a frase “supremacia quântica” para descrever o momento em que um computador quântico finalmente supera até o melhor supercomputador. O termo pegou, mas os especialistas passaram a ter idéias diferentes sobre o que significa.
E é assim que você acaba em uma situação em que o Google diz que alcançou a supremacia quântica, mas a IBM diz que não.
Antes de explicar o que significa supremacia quântica, vale a pena esclarecer o que isso não significa: no momento em que um computador quântico realiza um cálculo impossível para um computador clássico. Isso ocorre porque um computador clássico pode, de fato, executar qualquer cálculo que um computador quântico possa realizar – eventualmente.
“Com tempo suficiente … computadores clássicos e computadores quânticos podem resolver os mesmos problemas”, disse Thomas Wong, da Creighton University.
Em vez disso, a maioria dos especialistas interpreta supremacia quântica como o momento em que um computador quântico realiza um cálculo que, para todos os efeitos práticos, um computador clássico não consegue igualar. Este é o cerne da discordância entre Google e IBM, porque “prático” é um conceito confuso.
Em seu artigo na Nature, o Google alega que o processador Sycamore levou 200 segundos para realizar um cálculo que o melhor supercomputador do mundo – que por acaso é a máquina Summit da IBM – precisaria de 10.000 anos para corresponder. Esse não é um prazo prático. Mas a IBM agora argumenta que a Summit, que ocupa uma área do tamanho de duas quadras de basquete no Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tennessee, poderia realizar o cálculo em 2,5 dias.
O Google mantém sua estimativa de 10.000 anos, apesar de vários especialistas em computação entrevistados para este artigo afirmarem que a IBM provavelmente está certa nesse ponto. “A reivindicação da IBM parece plausível para mim”, enviou Scott Aaronson, da Universidade do Texas, em Austin.
Então, supondo que eles estejam certos, 2,5 dias são uma quantidade prática de tempo? Talvez seja para algumas tarefas, mas certamente não para outras. Por esse motivo, quando os cientistas da computação falam sobre supremacia quântica, geralmente têm uma ideia mais precisa em mente.
Os cientistas da computação distinguem entre programas executados em tempo polinomial “rápido” e tempo exponencial “lento”. Programas rápidos permanecem rápidos, mesmo quando você pede que eles analisem um número realmente grande. Os programas lentos diminuem exponencialmente rapidamente à medida que o tamanho do problema que você está pedindo que eles resolvam aumente.
Em seu novo artigo, o Google demonstrou que seu computador quântico de 53 bits realiza uma certa computação especializada (chamada “amostragem de circuito aleatória” – veja nosso recente explicador para obter mais detalhes) em tempo polinomial rápido. Enquanto isso, não há evidências de que qualquer computador clássico possa executar a mesma tarefa em algo melhor que o tempo exponencial lento. Isso é muito mais importante do que o prazo envolvido, disse William Fefferman, da Universidade de Chicago, sejam 2,5 dias ou 10.000 anos.
“A estimativa de tempo real não é muito importante”, disse Fefferman. “Eu não acho que [o documento da IBM] deva invalidar qualquer uma das principais reivindicações do Google, além da estimativa de 10.000 anos”.
O que importa é que a máquina do Google está resolvendo um problema computacional de uma maneira fundamentalmente diferente da que um computador clássico pode. Essa diferença significa que toda vez que seu computador quântico cresce até um único qubit, um computador clássico terá que dobrar de tamanho para acompanhar o ritmo. Quando um computador quântico atingir 70 qubits – provavelmente nos próximos dois anos – um supercomputador clássico precisaria ocupar a área de uma cidade para acompanhar.
Aaronson – emprestando uma analogia a um amigo – disse que a relação entre computadores clássicos e quânticos após o anúncio do Google é muito parecida com a dos anos 90 entre o campeão de xadrez Garry Kasparov e o supercomputador Deep Blue da IBM. Kasparov poderia aguentar um pouco, mas estava claro que em breve ele seria irremediavelmente superado por seu inimigo algorítmico.
“Kasparov pode se posicionar valentemente durante uma” era de transição “que dura talvez um ano ou dois”, disse Aaronson. “Mas o fundamental da situação é que ele está brindando”.
Publicado em 28/10/2019
Artigo original: https://www.quantamagazine.org/google-and-ibm-clash-over-quantum-supremacy-claim-20191023
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