A empresa canadense D-Wave foi pioneira ao lançar no mercado o primeiro computador quântico há mais de uma década. Agora, a equipe da empresa deu um passo adiante ao apresentar o novo processador chamado Advantage, que alcançou a tão famosa supremacia quântica. Esse marco foi alcançado ao resolver problemas de otimização combinatória, comumente encontrados no mundo real e aplicados em diversos campos, como logística, roteamento de redes de computadores, aprendizado de máquina e ciência dos materiais.
Até o momento, a supremacia quântica, que representa a capacidade dos computadores quânticos superarem os supercomputadores clássicos, havia sido demonstrada apenas em algoritmos que não tinham aplicação direta em problemas práticos. No entanto, o novo processador, com seu vidro de spin programável contendo 5.000 qubits, chamado de Advantage, conseguiu alcançar essa vantagem pela primeira vez.
A técnica diferenciada utilizada pelos processadores da D-Wave, conhecida como recozimento quântico, dificulta a comparação em termos de quantidade de qubits com outros processadores quânticos. Esse trabalho recente valida a hipótese original por trás do recozimento quântico, fechando o círculo de experimentos conduzidos na década de 1990. A observação desses experimentos sugeriu que um vidro de spin quântico programável poderia resolver problemas de otimização de estados de baixa energia mais rapidamente do que algoritmos clássicos análogos.
Em tentativas anteriores, incluindo o uso do processador D-Wave 2, não havia sido possível verificar vantagens incontestáveis em relação aos computadores eletrônicos. No entanto, o novo processador alcançou esse feito pela primeira vez, marcando um avanço significativo na computação quântica e abrindo novas possibilidades para solucionar problemas complexos do mundo real.
A equipe utilizou o avançado processador quântico D-Wave Advantage, da empresa D-Wave, e conseguiu uma vantagem adicional ao operar o processador em um regime de recozimento livre de efeitos térmicos, algo que não havia sido alcançado nos testes anteriores.
Para testar de forma rigorosa e confiável o recozimento coerente, a equipe aplicou-o a um problema que não pode ser simulado usando ferramentas de computação clássicas.
Os computadores quânticos baseados em recozimento da D-Wave são a única plataforma quântica capaz de resolver esse tipo específico de problema de otimização, e isso se deve a várias razões. Primeiramente, é a questão do tamanho: a equipe analisou o comportamento de dimensionamento desde vidros de spin muito pequenos, com 250 qubits, até os muito grandes, com mais de 5.000 qubits. Para outras plataformas quânticas, 250 qubits é praticamente o limite superior. Em segundo lugar, a programabilidade também desempenha um papel importante: a equipe programou redes de qubits em uma geometria tridimensional, ajustando cada interação entre qubits individualmente.
Essas características exclusivas dos computadores quânticos D-Wave baseados em recozimento foram cruciais para alcançar a superioridade inquestionável nesse problema específico de otimização, demonstrando o potencial e a eficácia da computação quântica em aplicações do mundo real.
Os experimentos foram conduzidos em um ambiente de produção online, onde puderam ser executados simultaneamente com as atividades dos clientes da empresa na nuvem. Utilizando o sistema de vidro de spin de 5.000 qubits, eles finalmente demonstraram a supremacia quântica em problemas de otimização.
Andrew King e sua equipe acreditam firmemente que o recozimento quântico sempre terá um desempenho superior ao modelo de portas lógicas clássicas em problemas de otimização. É por essa razão que a D-Wave está atualmente concentrada no desenvolvimento dessas plataformas, visando aprimorar ainda mais suas capacidades e expandir sua aplicação em diversos campos. A plataforma de produção online permite que essas tecnologias sejam acessíveis e utilizadas pelos clientes da empresa de forma prática e eficiente.
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