Cameron Merritt
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O Google acaba de dar um salto quântico na ciência da computação. Usando o computador quântico de última geração da empresa, chamado Sycamore, o Google reivindicou a "supremacia quântica" sobre os supercomputadores mais poderosos do mundo, resolvendo um problema considerado virtualmente impossível para máquinas normais.
O computador quântico completou o complexo cálculo em 200 segundos. Esse mesmo cálculo levaria até mesmo os supercomputadores mais poderosos aproximadamente 10.000 anos para terminar, escreveu a equipe de pesquisadores, liderada por John Martinis, um físico experimental da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, em seu estudo publicado na quarta-feira (23 de outubro) em a revista Nature.
"É provável que o tempo de simulação clássica, atualmente estimado em 10.000 anos, seja reduzido por algoritmos e hardware clássicos aprimorados", disse Brooks Foxen, um estudante pesquisador do laboratório de Martinis, em um comunicado. "Mas como estamos atualmente 1,5 trilhão de vezes mais rápidos, nos sentimos confortáveis em reivindicar essa conquista", acrescentou, referindo-se à supremacia dos computadores quânticos.
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Os computadores quânticos tiram proveito da física maluca da mecânica quântica para resolver problemas que seriam extremamente difíceis, senão impossíveis, para os computadores clássicos baseados em semicondutores resolverem.
O cálculo que o Google decidiu conquistar é o equivalente quântico de gerar uma lista muito longa de números aleatórios e verificar seus valores um milhão de vezes. O resultado é uma solução não particularmente útil fora do mundo da mecânica quântica, mas tem grandes implicações para o poder de processamento de um dispositivo.
Força na incerteza
Computadores comuns realizam cálculos usando "bits" de informação, que, como botões liga e desliga, podem existir em apenas dois estados: 1 ou 0. Computadores quânticos usam bits quânticos, ou "qubits", que podem existir como ambos 1 e 0 simultaneamente. Esta consequência bizarra da mecânica quântica é chamada de estado de superposição e é a chave para a vantagem do computador quântico sobre os computadores clássicos.
Por exemplo, um par de bits pode armazenar apenas uma das quatro combinações possíveis de estados (00, 01, 10 ou 11) em um determinado momento. Um par de qubits pode armazenar todas as quatro combinações simultaneamente, porque cada qubit representa os dois valores (0 e 1) ao mesmo tempo. Se você adicionar mais qubits, o poder do seu computador cresce exponencialmente. Três qubits armazenam oito combinações, quatro qubits armazenam 16 e assim por diante. O novo computador do Google com 53 qubits pode armazenar 253 valores, ou mais de 10.000.000.000.000.000 (10 quadrilhões) de combinações. Este número fica ainda mais impressionante quando outra propriedade fundamental e igualmente bizarra da mecânica quântica entra em cena: estados emaranhados.
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Em um fenômeno descrito por Albert Einstein como "ação fantasmagórica à distância", as partículas que interagiram em algum ponto do tempo podem ficar emaranhadas. Isso significa que medir o estado de uma partícula permite que você conheça simultaneamente o estado da outra, independentemente da distância entre as partículas. Se os qubits de um computador quântico estão emaranhados, eles podem ser medidos simultaneamente.
O computador quântico do Google consiste em circuitos microscópicos de metal supercondutor que emaranham 53 qubits em um estado de superposição complexo. Os qubits emaranhados geram um número aleatório entre zero e 253, mas devido à interferência quântica, alguns números aleatórios aparecem mais do que outros. Quando o computador mede esses números aleatórios milhões de vezes, um padrão surge de sua distribuição desigual.
"Para computadores clássicos, é muito mais difícil calcular o resultado dessas operações, porque requer o cálculo da probabilidade de estar em qualquer um dos 253 estados possíveis, onde 53 vem do número de qubits - a escala exponencial [de afirma] é por isso que as pessoas estão interessadas em computação quântica para começar ", disse Foxen.
Tirando vantagem das propriedades estranhas de emaranhamento quântico e superposição, o laboratório de Martinis produziu esse padrão de distribuição usando o chip Sycamore em 200 segundos.
No papel, é fácil mostrar por que um computador quântico poderia superar os computadores tradicionais. Demonstrar a tarefa no mundo real é outra história. Enquanto os computadores clássicos podem empilhar milhões de bits operacionais em seus processadores, os computadores quânticos lutam para escalar o número de qubits com os quais podem operar. Qubits emaranhados se tornam desembaraçados após curtos períodos e são suscetíveis a ruídos e erros.
Embora essa conquista do Google seja certamente uma façanha no mundo da computação quântica, o campo ainda está em sua infância e os computadores quânticos práticos ainda estão longe no horizonte, disseram os pesquisadores.
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Originalmente publicado em .