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IBM vai introduzir computadores quânticos "universais" comerciais este ano

Não se espera que o serviço "IBM Q", baseado na nuvem, supere os computadores convencionais por enquanto

Shutterstock
Acreditando no ditado que diz que se você construir, as pessoas virão, a IBM anunciou no dia 6 de março que planeja lançar o primeiro serviço comercial de computação quântica “universal” em algum momento deste ano. Nomeado de IMB Q, o sistema estará acessível na internet pagando-se uma taxa.

Seu desempenho não superará o dos computadores convencionais, ao menos não agora. Contudo, a companhia diz que o sistema será crucial para desenvolver um mercado para futuras máquinas quânticas, as quais possam lidar com cálculos complexos atualmente fora de alcance de computadores clássicos. O serviço na nuvem é a último salvaguarda na aquecida batalha para se construir um computador quântico utilizável.

O projeto baseia-se em conhecimento desenvolvido em torno do serviço já existente de computação em nuvem chamado Quantum Experience, que qualquer um pode acessar gratuitamente. Esse sistema foi colocado no ar em maio de 2016 e recentemente recebeu uma interface de usuário atualizada. “Tê-lo por dez meses nos ensinou muito”, diz o físico Jerry Chow, que lidera o laboratório de computação quântica no centro de pesquisa da IBM em Yorktown Heights, Nova Iorque. O sistema forneceu a pesquisadores ao redor do mundo uma forma de praticar a construção de algoritmos quânticos sem possuírem um computador quântico próprio. No geral, a estratégia da IBM é construir “uma comunidade e um ecossistema” em volta de sua tecnologia, diz Chow.

A companhia está sendo pouco clara sobre quando exatamente o IMB Q ficará online, dizendo apenas que acontecerá este ano. Também não está revelando o quão poderoso será o sistema ou quanto custará para acessá-lo. A empresa diz que já arregimentou seus primeiros clientes, embora não os identifique, dizendo apenas que diversos parceiros comerciais irão testar e desenvolver suas próprias aplicações para a máquina.

Computadores quânticos aproveitam as propriedades contra-intuitivas da física subatômica, na qual bits de informação - chamados de bits quânticos, ou qubits - podem assumir múltiplos estados simultaneamente, ao invés de simplesmente representar um 0 ou 1, como os bits fazem na computação clássica. Desde 1990, físicos teóricos, incluindo alguns da IBM, desenvolveram algoritmos baseados em qubit que, em teoria, poderiam executar certas tarefas em velocidades exponencialmente maiores do que computadores clássicos.

Contudo, na prática, obter qubits suficientes para trabalhar juntos e executar algum algoritmo com estas características - criando o que se chama de computador quântico universal - se mostrou extremamente desafiador. Duas tecnologias emergiram como principais candidatas para lidar com qubits. Uma prende íons individuais em um vácuo usando campos elétricos e magnéticos; a outra incorpora qubits em circuitos supercondutores microscópicos mantidos a alguns graus acima do zero absoluto. A IBM apostou fortemente na última abordagem.

Nos últimos anos, o Google também entrou na briga, estabelecendo um laboratório de qubits supercondutores em Santa Bárbara, na Califórnia. Google, IBM e um punhado de outras companhias de laboratórios acadêmicos anunciaram roteiros agressivos para construção de máquinas que possam superar computadores clássicos. Mas essas máquinas precisariam rodar em aproximadamente 50 qubits cada. O recorde atual é de 20 qubits, o que mal basta para os cálculos mais simples.

Questões práticas

Então, quando a IBM lançou o Quantum Experience - que roda em cinco qubits supercondutores - alguns questionaram os motivos. “Muitas pessoas enxergaram como se fosse uma façanha publicitária”, diz o físico Christopher Monroe, que dirige um laboratório de armadilhas de íon na Universidade de Maryland, em College Park. “Mas eu acredito que isso é realmente importante”.

Mesmo que não seja uma máquina de última geração, a IBM teve que superar uma série de desafios para colocar o Quantum Experience no ar e torná-lo utilizável para pesquisadores que não necessariamente são físicos e nunca trabalharam em um computador quântico antes. Isso incluía criar um sistema que funcione sem a constante atenção do físico que a construiu. “Colocar a máquina na nuvem é uma coisa óbvia a se fazer”, diz Monroe. “Mas é bastante trabalhoso conseguir um sistema nesse nível”.

Ter acesso a um sistema como o Quantum Experience ou o IMB Q significa, ainda, que pesquisadores ao redor do mundo poderiam começar a trabalhar nos desafios únicos da programação quântica. É muito diferente da codificação convencional e requer programadores para entender e adaptar às limitações dos qubits físicos. A princípio, uma máquina de cinco qubits é fácil de se simular utilizando um computador clássico - até mesmo um laptop, diz Monroe. Porém, qubits não são tão simples.

“O desafio real é se você consegue fazer seu algoritmo trabalhar com hardware de verdade, que possui imperfeições”, diz Isaac Chuang, físico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge.

Chow diz que o IBM Q terá mais qubits que o Quantum Experience, mas a companhia ainda não estabeleceu um número específico.

Era da nuvem quântica

O Quantum Experience atraiu, até agora, cerca de 40 mil usuários de mais de 100 países. Chuang, por exemplo, o usou em uma aula de pós-graduação online sobre computação quântica que deu no final do ano passado, para que os estudantes pudessem praticar programando um computador quântico de verdade.

Os usuários do sistema fizeram 275 mil experimentos e produziram cerca de 15 trabalhos de pesquisa. Dentre eles, há um no qual uma equipe liderada por Monroe e seus colaboradores comparou a performance da máquina supercondutora da IBM com a de armadilhas de íons de cinco qubits no laboratório do físico. O serviço quântico em nuvem da companhia era mais rápido, mas o computador de Monroe foi mais preciso.

Monroe co-fundou uma start-up chamada IonQ que pretende lançar um serviço quântico de armadilhas de íons baseado em nuvem, mas ele não especula sobre quando isso deve acontecer. O Google planejar fazer o mesmo com suas próprias máquinas supercondutoras de qubits, mas só depois de ter feito um computador de 50 qubits que funcione, diz John Martinis, que dirige o laboratório de computação quântica da companhia em Santa Bárbara.

Enquanto isso, a D-Wave, companhia com sede em Burnaby, no Canadá, possui um serviço de computação quântica na nuvem desde 2010. “O núcleo da nossa estratégia é realmente focar no modelos de acesso pela nuvem”, diz Jeremy Hilton, vice-presidente sênior de sistemas. Contudo, as máquinas da D-Wave não são computadores “universais” e podem rodar apenas uma série limitada de algoritmos quânticos. Mesmo assim, diversos grupos de pesquisa têm o utilizado em seus projetos.

 

Davide Castelvecchi, da Nature

Este artigo é reproduzido com permissão da Nature e foi publicado inicialmente em 6 de março de 2017.
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