Os pesquisadores do Google na revista britânica “Nature” publicaram um artigo dizendo que eles atingiram a “supremacia quântica“. A chamada hegemonia quântica, na verdade, se refere à transcendência dos computadores quânticos aos computadores clássicos, cujo poder computacional excede em muito o dos computadores clássicos e pode resolver os problemas que os computadores clássicos não conseguem resolver dentro de um prazo razoável.
A discussão sobre hegemonia quântica é pouco familiar em nosso cotidianos, mas precisa ser debatida. A NASA também contribuiu para este artigo. Em meados de setembro, a NASA publicou “não intencionalmente” a mais recente pesquisa sobre computação quântica, alegando que a “hegemonia quântica” foi realizada mas apagou o post depois.
Embora o tempo de publicação não seja longo, este artigo causou um choque na Internet. Até porque o Google afirma que seus computadores quânticos podem resolver cálculos que demorariam 20.000 anos nos supercomputadores atuais, em menos de 200 segundos, o que é surpreendente.
Layout do processador quântico Sycamore (a) e aparência (b), existem 54 qubits no chip, cada qubit (cinza) conectado ao qubit mais próximo por um acoplador (azul).
A principal diferença entre supercomputadores e computadores quânticos é a maneira como eles armazenam informações. Um supercomputador, como qualquer computador tradicional, é binário, lidando com os problemas 1 e 0; para computadores quânticos, envolve qubits e pode assumir qualquer disposição de 0 e 1.
O cientista da computação Scott Aaronson disse em seu blog, os qubits são “uma combinação linear complexa 0 e 1. Aaronson ressalta que, em poucas palavras, você pode definir um computador quântico como um computador que tira proveito dessa nova “probabilidade”.
Por que o uso dessa “possibilidade” dá ao computador quântico a chamada “hegemonia”? Sabine Hossenfelder, física teórica do Instituto de Estudos Avançados de Frankfurt, Alemanha, diz que “Para lhe dar uma idéia do poder dos computadores quânticos, você pode imaginar: através da solução numérica de equações da mecânica quântica, nos clássicos Simulando um computador quântico em um computador”.
“Se você fizer isso”, continuou ela, “a carga computacional de um computador clássico aumenta exponencialmente com o número de qubits simulados. Você pode fazer cálculos de 2 ou 4 qubit em um computador pessoal, mas para 50 qubits, você precisa de um cluster de supercomputadores. Atualmente, é difícil realizar qualquer cálculo de mais de 50 qubits, pelo menos por um período razoável de tempo”.
O computador quântico do Google é um chip roxo chamado “Sycamore”. O significado original de Sycamore é a árvore da fênix. Na figura do chip fornecido no começo deste artigo, você pode ver que “Google AI Quantum” está gravado em um lado e “Sycamore” e um padrão de plátano no outro lado.
Este processador quântico foi projetado para usar 54 qubits de transmon. Como um dos qubits não está funcionando adequadamente, eles usaram 53 qubits no experimento e compararam sua velocidade computacional ao “supercomputador de última geração” em uma “tarefa de amostragem para saída de circuito quântico pseudo-aleatório”.
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Os pesquisadores dizem que os cálculos do Sycamore quase não têm estrutura, tornando-o uma “escolha adequada para o benchmarking”. Por outro lado, os computadores tradicionais funcionam muito lentamente. Eles concluíram que o sucesso do Sycamore “prevê um paradigma de computação muito esperado em breve”.
Em 2012, John Preskill, físico teórico e diretor do Instituto de Informação e Matéria Quântica do Instituto de Tecnologia da Califórnia, propôs o termo “hegemonia quântica”, que mais tarde se tornou um vocabulário de época.
A intenção original de Preskill era usar a hegemonia quântica para descrever os nós principais no desenvolvimento de computadores quânticos. Ele escreveu este mês em uma revista: “Quero enfatizar que agora é um período especial na história do nosso planeta, e a tecnologia da informação baseada nos princípios da física quântica está em ascensão”.
“Como a equipe do Google admite, suas máquinas mostram uma incrível velocidade de cálculo, mas os problemas que eles resolvem são cuidadosamente selecionados para mostrar a superioridade dos computadores quânticos”, acrescentou Preskill.
Em outros aspectos, (a computação quântica) não tem muita importância prática. “Hohenfeld também tem a mesma visão. Ela disse que o atual computador quântico parece ser apenas um “novo brinquedo para os cientistas” porque “embora variáveis ??aleatórias possam ser usadas para verificar a hegemonia quântica, não é suficiente calcular quaisquer resultados úteis”.
Apesar disso, Preskill ainda afirmou que o Google deu um passo importante na exploração da praticidade dos computadores quânticos. Ele acredita que é necessário criar uma frase para a próxima “nova era”, que é NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum).
Para o mundo dos qubits, ainda é muito difícil obter cálculos sem erros – quanto mais um computador quântico é executado, mais erros ele acumula e menos confiáveis ??são os resultados. “Escala intermediária” significa que os computadores quânticos atuais podem fazer o que o Google faz, ou seja, derrotar o supercomputador em algumas tarefas e mostrar a superioridade da computação quântica. No entanto, os computadores quânticos são muito pequenos, com algumas centenas de qubits, e não podem fazer nada de valor. Portanto, se você quiser ir além da era do NISQ, levará um bom tempo para que isso ocorra.
Parece que depois de tanto explorarem a hegemonia quântica, nenhum deste cientistas ficaram animados. O termo (NISQ) tem como objetivo convencer os investidores de que a computação quântica será utilizada de maneira prática nas próximas décadas”, disse Hosenfeld. “O problema com o NISQ é que ninguém sabe como usá-los para calcular resultados úteis. “Talvez alguém nunca saiba. “Estou preocupado que a computação quântica embarque no antigo caminho da fusão nuclear, sempre esperançosa, mas nunca real”, acrescentou Hosenfeld.
Compreensivelmente, os pesquisadores do Google e seus colaboradores da NASA deram uma explicação mais positiva para essa incerteza. Eles apontaram que a atual computação quântica ainda está no estágio “transitório”. Da simples pesquisa acadêmica à chave para desbloquear novos recursos de computação, ainda há um longo caminho a percorrer. “Estamos apenas a um passo de aplicações valiosas de curto prazo. ” Quem pode saber quando esse dia chegará? Ninguém!
