Supremacia Quântica

Supremacia Quântica

Por: Rodrigo Ferreira (Co-fundador Brazil Quantum).

Em Outubro de 2019, jornais do mundo inteiro noticiaram uma excitante novidade: a Supremacia Quântica havia sido alcançada pela equipe de pesquisa do Google. Mas, afinal, o que é essa tal de Supremacia Quântica? Por que isso é tão importante? Será que ela foi realmente alcançada? Para respondermos a essas perguntas, temos que voltar alguns passos e entender melhor o que há de diferente entre computadores clássicos e quânticos.

Imagem: http://primeurmagazine.com/weekly/AE-PR-05-18-77.html

Antes de tratar da Supremacia Quântica em si, temos que entender que a computação quântica representa uma forma alternativa de tratar e processar informação — diferente da visão clássica. Por fazer uso de propriedades específicas da Física Quântica, essa nova abordagem possibilita a realização de tarefas computacionais muito mais rapidamente do que os computadores clássicos.

Na computação clássica, a informação é armazenada na forma de bits (que podem ter valor de 0 ou de 1), ao passo que, na abordagem quântica, utiliza-se os qubits (quantum bits) que podem assumir múltiplos estados ao mesmo tempo. Para se ter ideia do tamanho dessa vantagem, uma máquina com apenas 50 qubits já possui uma capacidade de processamento difícil de ser replicada (até mesmo para os melhores supercomputadores). Com meros 300 qubits, é possível armazenar e processar mais bits de informação do que o número de átomos do Universo observável.

E como isso relaciona-se com a Supremacia Quântica? Em Outubro de 2019, o Google publicou na revista Nature um artigo que trazia os últimos resultados de seu computador quântico: portando um processador de 54 qubits, chamado Sycamore, o Google foi capaz de resolver um problema de geração de números aleatórios em apenas 200 segundos. No melhor computador clássico, o mesmo problema seria resolvido em aproximadamente 10.000 anos.

Prontamente, a IBM questionou a afirmação vinda do Google, alegando que seria possível resolver o problema de geração de números aleatórios em dois dias e meio. Ainda assim, a diferença de tempo entre o supercomputador clássico e o Sycamore do Google é grande o suficiente para levantar o interesse de todos — dentro e fora da comunidade de computação quântica.

Apesar da empolgação generalizada sobre o artigo, será mesmo que 50 qubits é um feito inédito na pesquisa de computação quântica? Na verdade, computadores com essa capacidade de processamento já eram utilizados desde 2017 em diversos laboratórios ao redor do mundo — como na Harvard Quantum Initiative. A diferença é que, dessa vez, o Google empregou esses qubits de uma forma estratégica para conseguir comprovar a “supremacia quântica”.

Portanto, se assumirmos que esse termo tão controverso significa ser capaz de realizar uma tarefa ordens de grandeza mais rapidamente que um computador clássico, é verdade que o experimento no Sycamore atingiu tal meta. Mas será que esse feito por si só possui algum impacto real no cotidiano das pessoas fora ou dentro da área de tecnologia quântica?

Imagem: https://freshspectrum.com/is-it-possible-or-is-it-useful/

A resposta é: depende. O experimento por si só não constituiu uma forma inteligente, prática ou inovadora de se gerar números aleatórios — já existe uma linha de pesquisa dedicada a esse propósito. A finalidade, portanto, foi uma provar um conceito: computadores quânticos atuais já são capazes de realizar tarefas que seus antecessores clássicos não conseguiriam em um tempo humanamente observável.

Então, embora a vida cotidiana do cidadão comum (ou até mesmo engenheiro quântico) não tenha sido alterada de imediato por esse feito, houve uma sinalização extremamente positiva para abordagens futuras. Comprovou-se — mais uma vez — o que já era conhecido: computadores quânticos realmente podem ser usados em problemas reais que estão fora do escopo clássico.

É importante, também, saber diferenciar o que é puro sensacionalismo e ciência de fato. Conforme as tecnologias quânticas vão se desenvolvendo, é esperado que a grande mídia gere (intencionalmente ou não) algumas desinformações que comprometem a seriedade do cenário. Um dos nossos trabalhos, aqui na Brazil Quantum, é garantir que essa euforia nunca se superponha aos fatos e, com isso, levar o máximo de informação à futura geração de engenheiros e cientistas quânticos brasileiros.

Referências:

https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/10/harvard-weighs-in-on-googles-quantum-supremacy/

https://www.popularmechanics.com/science/energy/a29563154/google-achieves-quantum-supremacy/#:~:text=Google%20Confirms%20It%20Has%20Achieved%20Quantum%20Supremacy.&text=Google%20officially%20announced%20that%20it,of%20a%20random%20number%20generator.

https://www.technologyreview.com/technology/quantum-supremacy/

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5