O artigo é um palpite sobre as propriedades de um computador quântico, anunciado pelo Google. A empresa afirma que "um computador quântico foi capaz de realizar o que os computadores modernos levariam milhares de anos". A revista faz a pergunta: a equipe do Google entende o carro que eles criaram? E ela não vai "otimizar" a pessoa?
Em um artigo recente do Quantum Computing Lab do Google, é anunciado que a empresa alcançou a supremacia quântica. Isso é apenas conversa, mas o que tudo isso significa?
Em 2012, cunhei o termo “superioridade quântica” para o ponto em que os computadores quânticos podem fazer o que os computadores clássicos não podem - e independentemente da utilidade das tarefas. Com este novo termo, eu queria enfatizar a época historicamente importante em que vivemos. É uma honra viver na era do desenvolvimento da tecnologia da informação com base nos princípios da física quântica.
O termo "superioridade quântica" - e na verdade o próprio fenômeno - causou muita controvérsia. E por duas razões ao mesmo tempo. Primeiro, a palavra "superioridade" soa mal de um ponto de vista político - evoca associações nojentas com "superioridade branca". Em segundo lugar, este termo apenas exacerba o hype geral em torno das tecnologias quânticas, e já existe muito disso. Eu ainda previ o segundo, mas perdi completamente o primeiro. Seja como for, o termo pegou, e agora a equipe quântica do Google o adotou com entusiasmo.
Repassei mais algumas opções em minha cabeça, mas rejeitei todas, decidindo que a "superioridade quântica" reflete a situação da melhor maneira. Também ponderei sobre "vantagem quântica" - e este termo também entrou em uso. Mas, para o meu gosto, "superioridade" ainda parece mais precisa e convincente. Na corrida, eles falam em vantagem mesmo quando um cavalo está à frente do outro por menos de um corpo. A velocidade de um computador quântico para certas tarefas é várias vezes maior do que a clássica. Em teoria, pelo menos.
Um artigo recente do Google ilustra isso claramente. Usando um dispositivo com 53 qubits (análogos quânticos dos bits de um computador clássico), eles foram capazes de realizar cálculos quânticos em minutos que levariam milhares de anos para os supercomputadores mais poderosos de hoje. Se isso for verdade, então esta é uma conquista notável em física experimental e evidência de um desenvolvimento sem precedentes em hardware quântico. Felicito sinceramente todos os participantes do experimento.
No entanto, há um problema aqui. A equipe do Google admite que o problema que sua máquina resolveu com velocidade surpreendente foi cuidadosamente escolhido para demonstrar a superioridade de um computador quântico. Não há sentido prático em resolvê-lo. Em suma, o computador quântico executou uma sequência de instruções escolhida aleatoriamente, após a qual todos os qubits foram medidos, recebendo uma sequência de bits na saída. Este é um cálculo quântico de uma estrutura muito pequena. Sim, essa tarefa é extremamente difícil para um computador clássico, mas a resposta também não é muito significativa.
E ainda assim o resultado é excelente. Ao verificar se a saída de seu computador quântico corresponde à saída de um supercomputador clássico (bem, se a operação não levar milhares de anos, é claro), a equipe confirmou que entendeu seu dispositivo e que funciona conforme o esperado. Agora que descobrimos que o hardware está funcionando, ele pode ser carregado com tarefas mais úteis.
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Por que é importante verificar o desempenho do equipamento? Porque é muito difícil controlar com precisão um computador quântico. Em certo sentido, uma simples consideração de um sistema quântico inevitavelmente o viola - o famoso princípio da incerteza de Heisenberg em ação. Portanto, se quisermos usar esse sistema para armazenamento e processamento confiável de informações, precisamos mantê-lo quase idealmente isolado do mundo exterior. Ao mesmo tempo, precisamos que os qubits interajam uns com os outros - queremos processar dados. Além disso, temos que controlar o sistema de fora e, por fim, medir os qubits para descobrir o resultado de nossos cálculos. É extremamente difícil criar um sistema quântico que atenda a todos esses critérios. Para alcançar os resultados atuais, foram necessários muitos anos de progresso na área de materiais,produção, desenvolvimento e controle.
A conquista do Google é um marco no desenvolvimento de computadores quânticos aplicados. Achei que a era vindoura precisava de um nome separado - e surgiu com o "quantum de nível intermediário barulhento" ou NISQ. Rima com risco. “Nível intermediário” refere-se ao tamanho dos computadores quânticos que estão se tornando mais acessíveis. Nesse ritmo, eles logo poderão executar tarefas que são muito pesadas para os supercomputadores de hoje. "Noisy" enfatiza o controle imperfeito e as falhas e erros resultantes que se acumulam com o tempo. Ainda não podemos realizar um cálculo longo - a resposta correta provavelmente não brilhará para nós.
A equipe do Google provou que é possível construir uma máquina quântica grande e precisa o suficiente para resolver tarefas antes impossíveis. Vamos considerar este o início de uma nova era - a era dos quanta de nível intermediário barulhentos ou NISQ.
O que vai acontecer à seguir? Claro, o Google e outros fabricantes de hardware esperam encontrar usos práticos para seus dispositivos quânticos. Um computador quântico mais poderoso ajudará os cientistas a desenvolver novos materiais e compostos químicos ou melhorar as ferramentas de aprendizado de máquina, mas um computador quântico barulhento com algumas centenas de qubits não adiantará muito. No entanto, temos algumas idéias práticas para computadores NISQ que vamos experimentar. Fazendo isso, alcançaremos melhores métodos de otimização e simulações físicas mais precisas - embora, na verdade, não estejamos certos de sucesso. Mas ainda será interessante brincar com a tecnologia NISQ para ver o que ela pode fazer. estou contandoque os computadores quânticos mais cedo ou mais tarde transformarão nossa sociedade - mesmo que isso seja uma questão do futuro.
Em um artigo de 2012 onde cunhei o termo “supremacia quântica”, pensei: “Como é gerenciar sistemas quânticos em grande escala? Apenas "muito difícil" ou "ridiculamente difícil"? Se for o primeiro, então, depois de algumas décadas de trabalho árduo, podemos ter sucesso. Se for o último, então levará vários séculos, e mesmo assim não é um fato que funcionará. " Os avanços recentes da equipe do Google nos levam a acreditar que estamos lidando com o primeiro caso - apenas "muito difícil". Nesse caso, uma abundância de tecnologias quânticas aparecerá nas próximas décadas.
James O'Brien
