O Google anunciou nesta quarta, 22, um novo avanço para tornar a computação quântica em uma ferramenta útil no mundo real. A companhia revelou ter implementado um algoritmo que permitiu seu processador quântico a previsse a estrutura de uma molécula — o processamento ocorreu em velocidade 13 mil vezes maior do que uma máquina clássica seria capaz. O estudo que levou aos resultados foi publicado na revista Nature.
“Imagine que você está tentando encontrar um navio perdido no fundo do oceano. A tecnologia de sonar pode mostrar uma forma borrada e dizer: “Há um navio naufragado lá embaixo”. Mas e se você pudesse não apenas encontrar o navio, mas também ler a placa de identificação em seu casco? Esse é o tipo de precisão sem precedentes que acabamos de alcançar com nosso chip quântico Willow“, disse a companhia em um comunicado.
Chip Wollow, do Google, usado na aplicação de algoritmo de aplicação prática Foto: Google/Divulgação
O algoritmo, batizado de Quantum Echoes, permite compreender a estrutura química das moléculas, tentando entender o posicionamento dos átomos. Atualmente, os cientistas utilizam a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para prever as estruturas. Ao analisar duas moléculas, uma com 15 átomos e outra com 28 átomos, o algoritmo do Google diz ter conseguido não apenas obter os mesmos resultados do RMN, como encontrou informações que normalmente não estão disponíveis na técnica tradicional.
Além disso, o Google reforçou que o processador Willow foi 13 mil vezes mais rápido do que supercomputadores clássicos ao trabalhar para o mesmo problema, o que a companhia afirma que comprova a “vantagem quântica” do seu sistema — a expressão não é nova, e costuma ser usada com frequência pela IBM, e indica quando uma máquina quântica é superior a máquinas clássicas na resolução de problemas.
No anúncio, o Google afirmou que é a primeira vez na história que conseguiu provar a vantagem quântica, mas cientistas da Universidade do Texas em Austin e da empresa Quantinuum, do Colorado, já haviam afirmado no mês passado terem desenvolvido um experimento que demonstra vantagem quântica “incondicional”.
“Nossa nova técnica funciona como um eco altamente avançado. Enviamos um sinal cuidadosamente elaborado para o nosso sistema quântico perturbamos um qubit e, em seguida, revertemos com precisão a evolução do sinal para ouvir o “eco” que retorna. Esse eco quântico é especial porque é amplificado pela interferência construtiva — um fenômeno em que as ondas quânticas se somam para se tornarem mais fortes. Isso torna nossa medição incrivelmente sensível”, disse o Google no anúncio sobre o funcionamento sobre o seu algoritmo.
Na computação quântica, as informações são armazenadas e processadas por qubits, ou bits quânticos. Ao contrário da computação clássica de PCs e smartphones, cujo bit pode ser processado por 0 ou por 1, o qubit expressa o 0 e o 1 ao mesmo tempo por um fenômeno chamado superposição. Mas, manter a estabilidade desses componentes é o Santo Graal da área.
No final do ano passado, o Google revelou o chip Willow, que tem 105 qubits. Na época, a companhia afirmou que o processador era capaz de solucionar em cinco minutos um único problema que um supercomputador clássico demoraria 10 septilhões de anos (ou 1.000.000.000.000.000.000.000.000 anos) — no entanto, tratava-se de um problema teórico, sem aplicação no mundo real. A grande novidade do anúncio era que a companhia havia encontrado um caminho para reduzir exponencialmente a taxa de erros à medida que o número de qubits aumenta, o que pavimenta o caminho para máquinas mais estáveis.
Outra afirmação da gigante é de que essa é a primeira vez na história que um computador quântico executa com sucesso um algoritmo verificável, ou seja, que pode ser repetido em qualquer outro computador quântico equivalente para obter a mesma resposta, o que pode ser usado para confirmar o resultado do experimento.
“No ano em que o Prêmio Nobel de Física vai para três cientistas cujo trabalho em 1985 abriu o caminho para o escalonamento da computação quântica utilizando a tecnologia de supercondutores, o Google anuncia mais um resultado disruptivo. O mais importante é que a solução é verificável: ou seja, rodando o mesmo algoritmo nas mesmas condições, o mesmo resultado é encontrado”, explica Ivan Oliveira, pesquisador do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas.
“Isto, que parece ser um fato trivial para os computadores clássicos, indica um avanço enorme para a computação quântica, já que demonstra o controle de erros nas operações sobre os bits quânticos supercondutores”, diz ele.
Em junho, a IBM anunciou que planeja desenvolver um computador quântico funcional para a solução de problemas reais até 2029, ano em que a empresa projeta que terá em funcionamento o processador Starling – que deverá ter 200 qubits lógicos e será capaz de solucionar mais de 100 milhões de operações quânticas.
Em 2019, quando revelou ter atingido a supremacia quântica, o Google admitia que o algoritmo utilizado não solucionava problemas do mundo real. A expectativa é que computadores quânticos irão além dos computadores tradicionais, sendo capazes de atuar em questões como criação de novos materiais, desenvolvimento de novos remédios e solução de operações financeiras. Provar o funcionamento desses algoritmos no mundo virou uma obsessão para especialistas.
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