Computador quântico apresenta vantagem de desempenho sobre computadores clássicos

O D-Wave superou a velocidade de processamento de um algoritmo clássico rodando em um computador eletrônico em mais de 3 milhões de vezes

Foto: Reprodução

A ciência da computação registrou um novo marco por meio da D-Wave System, fabricante do único computador quântico disponível para ser comprado. A empresa rodou uma simulação que apresentou uma capacidade e vantagem de desempenho imbatível de um computador quântico comparado aos computadores clássicos.

Apesar da descoberta ser promissora para a área, ainda não é possível atribuir ao acontecimento o peso de “supremacia quântica”. É um grande progresso para as pesquisas, mas não há comprovação de que um computador quântico seja mais eficiente e capaz de resolver mais problemas que os computadores eletrônicos.

A velocidade é um grande destaque: ao rodar uma simulação dos átomos em um material de grande interesse tecnológico, o quântico superou a velocidade de processamento de um algoritmo clássico rodando em um eletrônico em mais de 3 milhões de vezes.

D-Wave 2000Q

A fim de chegar no D-Wave 2000Q, foram usados spins artificiais, estado da matéria que acontecem na parte externa de alguns materiais, mas não chegam à sua parte interna. Só assim conseguiriam chegar à potência de modelar um ímã bidimensional.

Para alcançar esses resultados, foi fechada uma parceria com uma equipe do Google. O teste contorna uma execução prática com grandes implicações no mundo real, envolvendo simular os fenômenos superficiais envolvendo materiais denominados como isolantes topológicos, descoberta da qual recebeu o Nobel de Física de 2016.

O referido sistema compreende mais de 5.000 qubits e conectividade de 15 vias entre qubits, assim como um “solucionador híbrido” com a capacidade de executar e solucionar problemas com até um milhão de variáveis.

Vantagem computacional

Segundo Andrew King, membro da equipe, o trabalho é a evidência mais clara de que os efeitos quânticos fornecem uma vantagem computacional nos processadores D-Wave. Enrolar um ímã em um nó topológico e vê-lo desfazer deu a primeira visão detalhada de uma dinâmica que, normalmente, é muito rápida para ser observada, afirmou.

Diferente dos protótipos apresentados pela IBM, Google e Intel, o processador da D-Wave usa uma abordagem conhecida como adiabática, explorando um mecanismo chamado termalização quântica. Ele foi construído com as mesmas técnicas empregadas na fabricação dos processadores eletrônicos tradicionais, mas usa bobinas de nióbio supercondutoras, em vez de semicondutores.

Para King, o que foi visto é um enorme benefício em termos absolutos, com a vantagem de escala em temperatura e tamanho conforme o esperado. Segundo ele, essa simulação é um problema real que os cientistas já atacaram usando os algoritmos com os quais comparam, estabelecendo um marco significativo para futuros desenvolvimentos.

Vantagem intrínseca

O cenário descrito é uma surpresa, dada a crença de muitos de que o recozimento quântico — a tecnologia do D-Wave — não teria nenhuma vantagem intrínseca sobre os programas de integrais de Monte Carlo implementados em processadores clássicos, comentou o professor Gabriel Aeppli, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

O presidente da fabricante do computador quântico, Alan Baratz, declarou que mais importante ainda é o fato de que isso não foi demonstrado em um problema sintético ou um “truque”, e sim alcançado em um problema real na física contra uma ferramenta padrão da indústria para simulação — uma demonstração do valor prático do D-Wave.