No ano passado, Google ganhou aclamação internacional quando seu protótipo de computador quântico concluiu um cálculo em minutos que seus pesquisadores estimaram que levaria um supercomputador por 10.000 anos. Isso atendeu à definição de supremacia quântica – o momento em que uma máquina quântica faz algo impraticável para um computador convencional.
Entretanto, o principal grupo de pesquisa quântica da China fez sua própria declaração de supremacia quântica na revista Science. Um sistema chamado Jiuzhang produziu resultados em minutos calculados para levar mais de 2 bilhões de anos de esforços pelo terceiro supercomputador mais poderoso do mundo.
Os dois sistemas funcionam de maneira diferente. O Google constrói circuitos quânticos usando metal supercondutor e superfrio, enquanto a equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, em Hefei, registrava seu resultado manipulando fótons, partículas de luz.
Nenhum computador quântico ainda está pronto para fazer um trabalho útil. Mas as indicações de que duas formas fundamentalmente diferentes de tecnologia podem superar os supercomputadores irão sustentar as esperanças – e os investimentos – da indústria embrionária.
O Google e rivais, incluindo IBM, Microsoft, Amazon, Intel e várias grandes startups, gastaram pesadamente no desenvolvimento de hardware de computação quântica nos últimos anos. O Google e a IBM oferecem acesso aos seus protótipos mais recentes pela Internet, enquanto as plataformas em nuvem da Microsoft e da Amazon hospedam cada uma uma miscelânea de hardware quântico de outras, incluindo a Honeywell.
O poder potencial dos computadores quânticos brota de seus blocos de construção básicos, chamados de qubits. Como os bits de computadores convencionais, eles podem representar 0s e 1s de dados; mas os qubits também podem explorar a mecânica quântica para atingir um estado incomum chamado de superposição que encapsula as possibilidades de ambos. Com qubits suficientes, é possível pegar atalhos computacionais que os computadores convencionais não podem – uma vantagem que cresce à medida que mais qubits trabalham juntos.
Os computadores quânticos ainda não governam o mundo, porque os engenheiros não foram capazes de fazer qubits suficientes trabalhando juntos de forma confiável o suficiente. Os efeitos da mecânica quântica dos quais dependem são muito delicados. O Google e o grupo chinês foram capazes de realizar seus experimentos de supremacia porque conseguiram encurralar qubits em números relativamente grandes.
O experimento do Google usou um chip supercondutor chamado Sycamore, com 54 qubits, resfriado a frações de um grau acima do zero absoluto. Um qubit quebrou, mas os 53 restantes foram suficientes para demonstrar supremacia sobre os computadores convencionais em um problema estatístico cuidadosamente escolhido. Não está claro quantos qubits são necessários para um computador quântico fazer um trabalho útil; as estimativas de especialistas variam de centenas a milhões.
A equipe chinesa também usou um teste estatístico para afirmar sua alegação de superioridade quântica, mas seus portadores de dados quânticos assumem a forma de fótons viajando através de circuitos ópticos dispostos em uma bancada de laboratório, guiados por espelhos. Cada fóton lido no final do processo é equivalente a um qubit, revelando o resultado de um cálculo.
Os pesquisadores relataram ter medido até 76 fótons da máquina Jiuzhang, mas tiveram uma média mais modesta de 43. Os membros escreveram um código para simular o trabalho do sistema quântico no Sunway TaihuLight, o supercomputador mais poderoso da China e o terceiro mais rápido do mundo, mas não conseguiu chegar perto. Os pesquisadores calculam que o supercomputador levaria mais de 2 bilhões de anos para fazer o que Jiuzhang fez em pouco mais de 3 minutos.
A equipe chinesa foi liderada por Jian-Wei Pan, cuja equipe de pesquisa considerável se beneficiou de um esforço do governo chinês para ser mais proeminente na tecnologia quântica. Suas realizações incluem a demonstração do uso de criptografia quântica em distâncias recordes, incluindo o uso de um satélite especialmente projetado para comunicações quânticas para proteger uma chamada de vídeo entre a China e a Áustria. A criptografia enraizada na mecânica quântica é teoricamente inquebrável, embora na prática ainda possa ser subvertida.
Uma diferença entre Jiuzhang e Sycamore do Google é que o protótipo fotônico não é facilmente reprogramável para executar cálculos diferentes. Suas configurações foram efetivamente codificadas em seus circuitos ópticos. Christian Weedbrook, CEO e fundador da startup de computação quântica de Toronto, Xanadu, que também está trabalhando em computação quântica fotônica, diz que o resultado ainda é notável como um lembrete de que existem vários caminhos viáveis para fazer o trabalho de processamento de números quânticos. “É um marco na computação quântica fotônica”, diz ele, “mas também é bom para todos nós”.
Diversas formas diferentes de hardware quântico estão sendo desenvolvidas na academia e na indústria. Qubits baseados em circuitos supercondutores são os mais proeminentes, em parte graças aos pesados investimentos do Google e da IBM. Computadores quânticos feitos de qubits baseados em átomos individuais levitados em campos elétricos, chamados de armadilhas de íons, são oferecidos pela gigante industrial Honeywell e startups, incluindo IonQ, e estão disponíveis através dos serviços de nuvem da Amazon e da Microsoft.
Weedbrook, que colocou seus primeiros protótipos online para os primeiros clientes em setembro, diz que sua equipe pode fazer dispositivos mais flexíveis do que Jiuzhang, e ele acredita que os computadores quânticos fotônicos logo poderão alcançá-los. Eles têm a vantagem de usar os mesmos componentes usados em muitas redes de telecomunicações.
Os defensores da computação quântica fotônica e das armadilhas iônicas dizem que suas tecnologias deveriam ser mais fáceis de escalar do que os chips supercondutores preferidos pela IBM e Google, porque eles não precisam construir seus dispositivos dentro de geladeiras ultracold. No entanto, ninguém sabe ao certo qual forma de computação quântica provará ser útil primeiro. “Todos nós temos prós e contras”, diz Weedbrook.
Achou útil essa informação? Compartilhe com seus amigos! 
Deixe-nos a sua opinião aqui nos comentário.
