Na presente semana, pesquisadores da IBM divulgaram os resultados de um estudo publicado na revista Nature, por meio do qual demonstraram as capacidades de um computador quântico com mais de 100 qubits em confronto com um supercomputador clássico.
O experimento consistiu em submeter ambos os sistemas a uma simulação física.
“Um dos objetivos finais da computação quântica é simular componentes de materiais que os computadores clássicos nunca simularam eficientemente”, afirmou a IBM em um comunicado à imprensa.
“Ser capaz de modelar esses componentes é um passo crucial para a capacidade de enfrentar desafios como o desenvolvimento de fertilizantes mais eficientes, a construção de melhores baterias e a criação de novos medicamentos.”
Os computadores quânticos, que possuem a capacidade de representar informações como zero, um ou ambos simultaneamente, têm sido teoricamente considerados mais eficientes do que os computadores clássicos na resolução de determinados problemas, tais como otimização, pesquisa em bancos de dados não classificados e simulação da natureza.
"No entanto, desenvolver um computador quântico funcional tem se mostrado um desafio, em parte devido à natureza delicada dos qubits, que são os equivalentes quânticos dos bits utilizados na computação clássica.
Esses qubits são extremamente sensíveis a ruídos e perturbações ambientais, o que pode resultar em erros nos cálculos realizados. Conforme os processadores quânticos se tornam mais complexos, essas pequenas violações podem se intensificar.
Uma estratégia para mitigar os erros consiste em desenvolver um computador quântico com tolerância a falhas. Alternativamente, é possível abordar os erros de forma a atenuá-los, corrigi-los ou eliminá-los por meio de métodos apropriados.
No experimento recentemente divulgado, os pesquisadores da IBM empregaram um processador quântico chamado Eagle, composto por 127 qubits, para modelar a dinâmica de rotação de um material e prever propriedades, tais como sua resposta a campos magnéticos.
Nessa simulação, eles conseguiram gerar estados emaranhados de grande porte, onde determinados átomos simulados apresentavam correlação uns com os outros. Utilizando uma técnica denominada “extrapolação de ruído zero”, a equipe foi capaz de separar o ruído e obter a resposta verdadeira.
Para verificar a confiabilidade das respostas obtidas pelo computador quântico, outra equipe de cientistas da UC Berkeley realizou essas mesmas simulações em um conjunto de computadores clássicos – e os resultados coincidiram.
Entretanto, os computadores clássicos encontram um limite superior quando se trata desses tipos de problemas, sobretudo quando os modelos se tornam mais complexos.
Embora o processador quântico da IBM ainda esteja distante da alcançar a supremacia quântica – na qual poderia superar de forma consistente um computador clássico na mesma tarefa – demonstrar a capacidade de fornecer respostas relevantes mesmo diante de ruídos representa uma conquista notável.
“Pela primeira vez, observamos computadores quânticos modelando com precisão um sistema físico na natureza além das abordagens clássicas líderes”, afirmou Darío Gil, vice-presidente sênior e diretor de Pesquisa da IBM, em comunicado à imprensa.
“Para nós, esse marco representa um passo significativo na comprovação de que os computadores quânticos atuais são ferramentas científicas capazes de modelar problemas extremamente difíceis – e talvez impossíveis – para sistemas clássicos, sinalizando que estamos ingressando em uma nova era de utilidade para a computação quântica.”
