Supercomputador chinês bate recorde e marca novo marco na supremacia quântica

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Crédito: Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

Por David Nield
Publicado na ScienceAlert

Temos outro marco da computação quântica para relatar, com pesquisadores na China revelando um supercomputador quântico superavançado de 66 qubits chamado Zuchongzhi, que por uma métrica importante é a máquina mais poderosa de seu tipo que vimos até agora.

O desempenho de Zuchongzhi é, sem dúvida, impressionante: ele concluiu uma tarefa de referência quântica designada em cerca de 70 minutos, e seus criadores afirmam que o supercomputador “clássico” (não quântico) mais poderoso do mundo até hoje precisaria de cerca de oito anos para passar pelo mesmo conjunto de cálculos.

Isso significa que Zuchongzhi pode reivindicar a supremacia quântica, um status na computação quântica que indica que uma máquina pode completar tarefas além dos melhores computadores clássicos. É um marco que já foi alcançado antes, mas muito raramente.

“Nosso trabalho estabelece uma vantagem computacional quântica inequívoca que é inviável para a computação clássica em um período de tempo razoável”, explicam os pesquisadores em um estudo pré-publicado que descreve o experimento.

“A plataforma de computação quântica programável e de alta precisão abre uma nova porta para explorar novos fenômenos de muitos corpos e implementar algoritmos quânticos complexos”.

Design esquemático do processador quântico do Zuchongzhi. Crédito: Universidade de Ciência e Tecnologia da China.

Qubits ou bits quânticos têm uma vantagem fundamental sobre os bits de computação clássicos, pois não são apenas fixos como 1s ou 0s – eles também podem funcionar efetivamente como ambos ao mesmo tempo, por meio de um truque quântico chamado de sobreposição, que aumenta exponencialmente o disponível poder de computação.

Embora o número de qubits não seja o único fator determinante da potência de um computador quântico, talvez seja o mais importante. Nesta pesquisa particular, Zuchongzhi usou 56 qubits (dos 66 disponíveis) para resolver um problema de computação bem conhecido, mas muito complexo: amostrar a distribuição de saída de circuitos quânticos aleatórios.

A tarefa foi considerada cerca de 100 a 1.000 vezes mais difícil do que a realizada anteriormente pelo computador quântico Google Sycamore de 54 qubits e mostra o tipo de grande diferença de desempenho que cada qubit adicional pode fazer.

Mas é importante notar que existem diferentes abordagens para a computação quântica: Zuchongzhi usa circuitos ópticos e fótons para gerenciar e processar seus qubits, enquanto Sycamore é baseado em elétrons e supercondutores. Também pode haver diferenças em como os resultados são calculados e medidos.

Versatilidade também é uma consideração vital – se um computador quântico pode realizar várias tarefas ou apenas uma única para a qual foi projetado especificamente (Sycamore e Zuchongzhi têm uma pontuação alta aqui e podem assumir várias tarefas).

Com tudo isso em mente, comparar essas máquinas entre si nem sempre é útil ou particularmente esclarecedor, embora haja poucas dúvidas de que o que temos aqui é outro passo adiante crucial para a computação quântica.

Com tantos protótipos de computadores quânticos por aí, você pode se perguntar por que alguns cientistas ainda questionam se a computação quântica algum dia se tornará uma tecnologia prática. Isso porque as máquinas em uso hoje permanecem experimentais e requerem condições de laboratório superfrias muito precisas para operar, geralmente por períodos de tempo muito curtos.

Em outras palavras, você não vai colocar um computador quântico em sua mesa ainda – embora, a cada marco que os cientistas são capazes de alcançar, estejamos cada vez mais perto de perceber o verdadeiro potencial da computação quântica.

Devemos incluir uma nota de cautela sobre esses resultados, pois a pesquisa ainda não foi revisada por pares, mas dado o histórico da equipe e os detalhes de seus experimentos, isso certamente é digno de nossa atenção – e do físico Peter Knight, da Imperial College London, no Reino Unido, é um cientista que elogiou os desenvolvimentos.

“Estou muito animado com isso”, disse Knight, que não estava envolvido na pesquisa, ao New Scientist. “O que isso fez foi realmente demonstrar o que sempre pensamos que sabíamos, mas não provamos experimentalmente, que você sempre pode vencer uma máquina clássica adicionando mais alguns qubits”.

Os resultados são relatados como pré-publicação no arXiv.