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O chip de computador quântico Sycamore, do Google, está pronto para superar os supercomputadores mais rápidos do mundo, conforme sugere um novo estudo
Recentemente, um estudo publicado no periódico Nature revelou que o chip de computador quântico Sycamore, desenvolvido pelo Google, pode superar os supercomputadores mais rápidos em cálculos extremamente específicos.
A pesquisa, liderada por Alexis Morvan e sua equipe do Google Quantum AI, representa um avanço significativo no campo da computação quântica, sugerindo que estamos cada vez mais próximos de aplicações práticas para essa tecnologia emergente.
A fase computacionalmente complexa
Os pesquisadores do Google descobriram uma nova “fase computacionalmente complexa e estável“, que pode ser alcançada utilizando unidades de processamento quântico (QPUs) existentes.
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Essa fase, denominada “fase de ruído fraco”, permite que os computadores quânticos realizem cálculos complexos em uma velocidade que supera os supercomputadores mais rápidos da atualidade.
Ao atingir essa fase, o chip Sycamore demonstrou ser capaz de executar cálculos que os supercomputadores clássicos levariam milhares de anos para completar.
O resultado do estudo é um marco importante no desenvolvimento da computação quântica, mas os desafios ainda são grandes. Segundo os especialistas do Google, a correção de erros quânticos é necessária para aumentar o número de qubits de maneira eficaz e garantir que esses cálculos continuem sendo precisos em uma escala maior.
Qubits e suas complexidades
Os computadores quânticos funcionam com qubits, que dependem dos princípios da mecânica quântica para processar dados em paralelo.
Isso contrasta com os bits de computação clássica, que operam de maneira sequencial. A principal vantagem dos qubits é que, à medida que seu número aumenta em uma QPU, o poder de processamento da máquina cresce exponencialmente. Por esse motivo, cálculos que demorariam eras para um computador clássico podem ser realizados por um computador quântico em questão de segundos.
No entanto, os qubits têm uma limitação significativa: são extremamente sensíveis a distúrbios. Essa sensibilidade, conhecida como “ruído“, causa falhas frequentes nos qubits, tornando-os mais instáveis em comparação com os bits de um computador clássico.
Por exemplo, cerca de 1 em cada 100 qubits falha, enquanto a taxa de falha em bits clássicos é de aproximadamente 1 em 1 bilhão, bilhão. Isso é agravado por fatores ambientais como variações de temperatura, campos magnéticos e até mesmo radiação espacial, que podem interferir na operação dos qubits.
A barreira da supremacia quântica
Para que os computadores quânticos alcancem a “supremacia quântica” — ou seja, a capacidade de resolver problemas que um computador clássico não consegue — são necessárias soluções avançadas de correção de erros. Essas tecnologias, no entanto, ainda estão em desenvolvimento.
Além disso, uma máquina quântica precisaria de milhões de qubits para operar em grande escala, mas a maioria das QPUs atuais contém cerca de 1.000 qubits. Portanto, escalar essas máquinas continua sendo um desafio.
Apesar disso, os cientistas do Google conseguiram demonstrar que os computadores quânticos podem superar os supercomputadores em cálculos específicos, mesmo com os níveis atuais de ruído.
Eles utilizaram um método chamado amostragem de circuito aleatório (RCS) para testar o desempenho de uma grade 2D de qubits supercondutores. Esses qubits, feitos de metal supercondutor e mantidos a temperaturas próximas ao zero absoluto, são um dos tipos mais comuns utilizados atualmente.
O futuro da computação quântica
Os experimentos revelaram que os qubits podem transitar entre duas fases distintas: uma fase inicial e a fase de “ruído fraco”, na qual os cálculos quânticos se tornam complexos o suficiente para superar os computadores clássicos.
Durante os testes, os cientistas ajustaram artificialmente o ruído ou desaceleraram a propagação de correlações quânticas para alcançar essa fase. A demonstração foi realizada no chip Sycamore de 67 qubits, mostrando que o avanço é real e promissor.
Os representantes do Google Quantum AI afirmaram que este é um passo importante rumo ao desenvolvimento de aplicações quânticas para o mundo real. “Se você não pode vencer no benchmark RCS, não pode vencer em mais nada“, disseram os especialistas, referindo-se ao teste de desempenho utilizado para medir a eficiência dos computadores quânticos em comparação com os supercomputadores clássicos.
Este avanço marca um ponto de virada na jornada para alcançar a supremacia quântica e indica que o potencial dos computadores quânticos está cada vez mais próximo de ser aproveitado. O próximo desafio para os cientistas é demonstrar aplicações comerciais “além do clássico” que tenham impacto direto no mundo real.
À medida que novas tecnologias de correção de erros são desenvolvidas e mais qubits são adicionados, os computadores quânticos poderão revolucionar a maneira como processamos informações e resolvemos problemas complexos.
