A
computação quântica ainda pode estar engatinhando, mas recentes avanços nos
encaminham a uma nova era. E toda era precisa de um nome. Então, quando
historiadores estudarem este período que teve início por volta de 2017, eles
terão uma palavra para descrevê-la: a era NISQ.
A
era NISQ, ou Noisy Intermediate-Scale Quantum Technology (Tecnologia Quântica
de Escala Ruidosa Intermediária, em tradução livre), é um termo que foi criado
por John Preskill durante a conferência Quantum Computing for Business (Q2B)
sediada na NASA Ames na Califórnia. Líderes de negócios de 500 das maiores
corporações do mundo se encontraram com especialistas em computação quântica para
aprender como e quando computadores quânticos serão úteis para aplicações do
mundo real. Preskill publicou um artigo baseado em sua apresentação na Q2B
sobre o que envolve a era NISQ.
Em
uma frase: “Computadores quânticos com 50 a 100 qubits podem desempenhar
tarefas que sobrepõem as capacidades dos computadores digitais clássicos
atuais, mas ruídos em barreiras quânticas limitarão o tamanho de circuitos
quânticos que podem ser executados fidedignamente”, escreveu Preskill. Vamos
explicar o que isso significa.
Computação comum x Computação
quântica
Computadores
quânticos são computadores que resolvem problemas baseados em uma arquitetura
completamente diferente de computadores comuns. Computadores normais ou
clássicos solucionam problemas traduzindo dados em bilhões e bilhões de “bits”
interligados, ou sistemas físicos que representam dois estados diferentes, como
botões de liga-desliga que dependem de outros botões do mesmo tipo.
Computadores
quânticos, no entanto, usam qubits, ou bits quânticos, que equivalem a alguma probabilidade
entre zero e um simultaneamente enquanto a computação ocorre. Qubits conversam
entre si durante a computação usando regras da mecânica quântica, com conceitos
como “interferência quântica” e “enredamento quântico”. Uma computação quântica
meio que se parece com um jogo de cara ou coroa que termina em empate.
O
Google vai iminentemente declarar que conseguiu atingir a “supremacia
quântica”, um termo que Preskill cunhou em 2012. Isso significa que a empresa
construiu um computador quântico que pode lidar com um problema específico de
maneira mais rápida que um computador comum. Isso exigiria cerca de 50 qubits,
e computadores clássicos de hoje em dia não conseguiriam simular um computador
quântico como tal. Mas ainda existem diversos desafios para que a computação
quântica se torne realmente revolucionária.
Então,
o que é essa era NISQ que estamos adentrando? Preskill explicou que estes
computadores quânticos terão entre 50 e algumas centenas de qubits. Mas estes
qubits são ruidosos – eles podem colapsar em bits comuns, ou retornar a um
valor incorreto. “Este ruído colocará sérias limitações no que dispositivos
quânticos podem realizar”, escreve Preskill.
Preskill
acredita que até algum tipo de correção de erros quânticos seja criada,
permitindo a correção de qubits robutos e interações de qubits, computadores
quânticos da era NISQ não poderão executar circuitos com muitos qubits de
maneira confiável. Assim, ainda existem erros na habilidade destes computadores
em ler a resposta final.
Então,
qual será o uso de computadores quânticos na era NISQ? Sobretudo, eles poderão
simular interações de muitas partículas de uma maneira melhor que computadores
clássicos. “Concepções valiosas podem ser adquiridas com os computadores
ruidosos com 100 qubits”, explica Preskill.
Além
disso, descobriremos se eles poderão solucionar problemas de otimização de
maneira melhor que computadores comuns. E também descobriremos se os
computadores quânticos da D-wave (empresa canadense pioneira em fazer
computadores quânticos) são mais rápidos que computadores clássicos na hora de
solucionar estes problemas.
É
improvável, pelo menos por ora, que vejamos algumas vantagens no aprendizado da
máquina, como alguma forma de inteligência artificial. Mas dificilmente veremos
criptografia resistente à computação quântica ou redes de computadores
quânticos no futuro próximo.
Por
fim, os presentes da palestra pareceram gostar da apresentação de Preskill.
Scott Aaronson, cientista de computação teórica na Universidade do Texas em
Austin, escreveu em seu blog: “Você já desejou ter algo ainda melhor que um
clone: precisamente, alguém que escreve exatamente o que você queria escrever,
em um tópico que as pessoas insistem em pedir que você escreva, mas de maneira
muito melhor do que você teria escrito?”.
Você
deveria ler o artigo de Preskill porque ele é voltado para pessoas com
conhecimento introdutório à computação quântica. Mas, em resumo, a era NISQ é
simplesmente um período em que desajeitados computadores quânticos fazem coisas
que computadores clássicos não podem. Estes computadores quânticos ainda têm
muitos empecilhos que os impedem de serem revolucionários; mas como o próprio
Preskill escreveu, talvez sejam necessárias algumas décadas antes de
computadores quânticos terem “efeitos transformadores na sociedade”.
Até
lá, pesquisadores e companhias continuarão a encontrar maneiras para tornar
seus qubits mais resilientes e escalar seus computadores; matemáticos
continuarão a buscar por algoritmos que terão benefícios com a computação
quântica; e físicos usarão estas máquinas para criar simulações melhores. E
será preciso muito trabalho para chegarmos a próxima era. Preskill conclui:
Tecnologia
quântica está repleta de incríveis oportunidades, e muitas surpresas certamente
nos aguardam no caminho. Mas os desafios que encontraremos serão extraordinários.
Todo cientista de tecnologia quântica deve apreciar que nosso campo pode
atingir seu potencial nas próximas décadas apenas por inspiradores e constantes
esforços. Se pagarmos o preço, as recompensas valerão estes esforços.
(Fonte:
Gizmodo)
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