Computador quântico da IBM faz em 19 segundos tarefa de 110 anos
19 segundos contra 110 anos
Um computador quântico da IBM acaba de produzir um resultado que chama atenção justamente pela diferença de escala.
O processador Nighthawk r2 executou em apenas 19 segundos uma tarefa que, segundo estimativas dos pesquisadores, exigiria mais de um século para ser reproduzida por métodos clássicos nas condições analisadas.
O número parece simples: 19 segundos contra aproximadamente 110 anos.
Mas existe uma diferença importante entre essa manchete e o que o experimento realmente demonstrou.
O resultado não significa que um computador quântico seja 200 milhões de vezes mais rápido que um supercomputador em qualquer tarefa.
O que a IBM colocou à prova
O experimento utilizou o Nighthawk r2, processador quântico supercondutor da IBM com 120 qubits programáveis.
Para o teste principal, os pesquisadores utilizaram 61 qubits e executaram circuitos quânticos aleatórios com diferentes níveis de complexidade.
A tarefa escolhida foi o chamado Random Circuit Sampling, ou RCS.
Nesse tipo de benchmark, um circuito quântico é executado e seus resultados são coletados como amostras de uma distribuição probabilística.
O objetivo não é resolver um problema cotidiano específico, como organizar uma planilha ou renderizar um vídeo.
O objetivo é medir até que ponto uma determinada computação quântica pode se tornar difícil de reproduzir em uma máquina clássica.
1 milhão de amostras em 19 segundos
Na configuração que apresentou o resultado mais relevante, o circuito tinha 36 ciclos de operações e utilizava 918 portas de dois qubits.
O Nighthawk r2 produziu 1 milhão de amostras em aproximadamente 19 segundos de tempo efetivo de processamento quântico.
Outro detalhe chama atenção: os pesquisadores não utilizaram uma configuração experimental criada exclusivamente para o teste.
O experimento foi executado utilizando o fluxo padrão da plataforma de computação quântica em nuvem da IBM.
Isso torna o resultado mais próximo de um teste reproduzível em uma plataforma disponível comercialmente.
De onde surgiram os 110 anos?
É aqui que a comparação precisa ser entendida com cuidado.
Os pesquisadores estimaram o custo necessário para reproduzir classicamente os resultados do circuito com uma fidelidade equivalente.
Segundo o estudo, a simulação exigiria aproximadamente 1,2 × 10²⁷ operações de máquina nas condições consideradas.
A partir dessa estimativa, os autores projetaram um tempo superior a um século no supercomputador Frontier.
Daí surge o número de aproximadamente 110 anos.
Não houve um teste em que o Frontier tenha ficado executando o mesmo circuito durante 110 anos.
Os 19 segundos foram medidos. Os 110 anos são uma estimativa baseada no custo computacional projetado.
Por que um circuito quântico pode ser tão difícil de simular?
Computadores tradicionais trabalham com bits que assumem estados representados por 0 ou 1.
Os qubits, por outro lado, utilizam propriedades da mecânica quântica que permitem representar estados de maneira diferente e explorar fenômenos como superposição e emaranhamento.
Conforme aumenta o número de qubits e a profundidade de um circuito, reproduzir exatamente seu comportamento em uma máquina clássica pode se tornar extremamente caro.
É justamente essa dificuldade que o Random Circuit Sampling procura explorar.
O benchmark cria uma situação em que a computação quântica pode produzir resultados que se tornam muito difíceis de acompanhar por métodos clássicos.
Isso já é vantagem quântica?
Os autores do estudo classificam o resultado como uma demonstração de quantum advantage, ou vantagem quântica.
A expressão descreve situações em que um computador quântico consegue realizar uma determinada computação além do alcance prático dos métodos clássicos disponíveis.
Mas existe uma distinção fundamental.
Demonstrar vantagem em um benchmark específico não significa que a tecnologia já seja superior aos computadores clássicos para aplicações gerais.
A vantagem quântica depende do problema.
O teste não foi feito para substituir um supercomputador
É possível interpretar a comparação de forma equivocada.
O experimento não mostra que o Nighthawk r2 pode substituir o Frontier em tarefas de simulação científica, inteligência artificial, engenharia ou processamento de dados.
Também não significa que um computador quântico possa pegar qualquer programa tradicional e executá-lo em uma fração do tempo.
Computadores clássicos continuam sendo extremamente eficientes para uma enorme variedade de aplicações.
A computação quântica busca uma vantagem em classes específicas de problemas nos quais a estrutura matemática pode ser explorada por algoritmos quânticos.
Então por que esse resultado importa?
Porque existe uma diferença entre demonstrar uma possibilidade em laboratório e realizar uma demonstração em uma plataforma quântica acessível por meio da nuvem.
Os pesquisadores destacam que o experimento utilizou um processador comercialmente acessível e o fluxo padrão da infraestrutura da IBM.
Além disso, os circuitos, as amostras e o código utilizados na análise foram disponibilizados para que outros pesquisadores possam investigar o resultado.
Isso permite que a comunidade científica tente reproduzir, verificar e questionar as conclusões.
O Nighthawk r2 é apenas uma etapa
O Nighthawk r2 representa uma geração intermediária da estratégia da IBM para ampliar a capacidade de seus processadores quânticos.
A empresa trabalha paralelamente em arquiteturas modulares, correção de erros e sistemas capazes de conectar múltiplos processadores.
A IBM afirma que sua estratégia de longo prazo envolve chegar a computadores quânticos tolerantes a falhas, capazes de executar cálculos muito maiores e mais confiáveis.
O desafio está justamente aí.
Não basta aumentar o número de qubits.
É necessário controlar erros, manter a coerência quântica e desenvolver sistemas capazes de executar algoritmos complexos de maneira confiável.
O futuro da computação quântica depende menos de contar qubits e mais de transformar qubits em computação útil e confiável.
Do benchmark para problemas reais
O grande teste para a computação quântica ainda está por vir.
Um benchmark como Random Circuit Sampling é importante porque permite medir uma fronteira computacional, mas não resolve diretamente um problema de medicina, química, logística ou engenharia.
A expectativa é que sistemas quânticos mais avançados possam ser utilizados em áreas nas quais a simulação clássica se torna extremamente custosa.
Entre as possibilidades estudadas estão simulações de materiais, química molecular, otimização e determinados problemas matemáticos.
Nesses casos, o valor da computação quântica não estaria em simplesmente fazer a mesma coisa mais rapidamente.
Estaria em tornar possíveis cálculos que, com métodos clássicos, seriam impraticáveis.
A verdadeira corrida está apenas começando
O resultado do Nighthawk r2 é importante justamente porque mostra uma mudança de estágio.
A pergunta deixa de ser apenas se computadores quânticos conseguem produzir resultados diferentes dos computadores clássicos.
Agora, uma parte da pesquisa começa a medir situações nas quais esses sistemas conseguem realizar determinadas computações em uma escala que os métodos clássicos não conseguem acompanhar.
Ainda existe um longo caminho entre esse tipo de demonstração e uma máquina quântica capaz de resolver problemas úteis em escala industrial.
Mas a fronteira computacional está se movendo.
