Google revela novo computador 10 setilhões de anos mais rápido que máquinas normais

Em 2019, uma equipe de pesquisadores do Google afirmou ter construído uma máquina capaz de realizar tarefas impossíveis para supercomputadores tradicionais. Eles descreveram essa máquina, chamada de computador quântico, como um ponto de virada na evolução da tecnologia da informação.

Alguns cientistas contestaram essa afirmação. Nos anos seguintes, à medida que os supercomputadores tradicionais se tornaram mais poderosos, eles igualaram os feitos do computador quântico do Google.

Nesta segunda-feira, o Google revelou um novo computador quântico que pode encerrar essa corrida entre máquinas tradicionais e quânticas. Esse computador, baseado em um chip chamado Willow, levou menos de cinco minutos para realizar um cálculo matemático que um dos supercomputadores mais poderosos do mundo não conseguiria completar em 10 septilhões de anos, um período de tempo que supera a idade do universo conhecido.

 

O sistema de resfriamento de computação quântica do Google permite que o novo chip Willow seja resfriado a 460 graus abaixo de zero — Foto: Google IA quântica

A computação quântica — resultado de décadas de pesquisa em um tipo de física chamado mecânica quântica — ainda é uma tecnologia experimental. Mas o avanço do Google mostra que os cientistas estão aprimorando técnicas que podem permitir que a computação quântica atenda às enormes expectativas que a cercam há décadas.

“Quando a computação quântica foi inicialmente imaginada, muitas pessoas — incluindo líderes na área — achavam que nunca seria algo prático”, disse Mikhail Lukin, professor de física em Harvard e cofundador da startup de computação quântica QuEra. “O que aconteceu no último ano mostra que isso não é mais ficção científica.”

Muitas outras gigantes da tecnologia, incluindo Microsoft, Intel e IBM, estão desenvolvendo tecnologias semelhantes enquanto os Estados Unidos disputam com a China a supremacia nesse campo cada vez mais importante. Enquanto os EUA avançam, principalmente por meio de empresas e startups, o governo chinês declarou que está investindo mais de 15,2 bilhões de dólares em pesquisa quântica.

O cálculo matemático realizado pela máquina do Google foi um teste projetado unicamente para medir o progresso da computação quântica — não uma tarefa útil em outras áreas, como medicina. Embora os pesquisadores acreditem que os computadores quânticos um dia tornarão as máquinas clássicas obsoletas, a tecnologia ainda comete muitos erros para ser verdadeiramente útil.

O computador quântico do Google também utiliza uma forma de correção de erros — uma maneira de reduzir falhas — que pode permitir que esse tipo de máquina alcance seu potencial. Em um artigo publicado nesta segunda-feira na revista científica Nature, o Google afirmou que sua máquina superou o “limiar de correção de erros”, um marco que os cientistas buscam alcançar há décadas.

Isso significa que os computadores quânticos estão no caminho para um momento, ainda distante, em que poderão superar seus erros e realizar cálculos que podem acelerar o progresso na descoberta de medicamentos. Eles também poderiam quebrar a criptografia que protege computadores cruciais para a segurança nacional.

“O que realmente queremos que essas máquinas façam é executar aplicações que sejam realmente importantes para as pessoas”, disse John Preskill, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) especializado em computação quântica. “Embora isso ainda possa levar décadas, eventualmente veremos o impacto da computação quântica em nossas vidas diárias.”

Um computador tradicional, como um laptop ou smartphone, armazena números em chips de silício e manipula esses números, somando-os, multiplicando-os e assim por diante. Ele realiza esses cálculos processando “bits” de informação. Cada bit contém apenas 1 ou 0.

Mas um computador quântico desafia o senso comum. Ele se baseia nos comportamentos intrigantes de alguns objetos em nível subatômico ou quando expostos a temperaturas extremas, como o metal exótico que o Google resfria a quase 460 graus negativos dentro de seu computador quântico.

Bits quânticos, ou “qubits”, se comportam de maneira muito diferente dos bits normais. Um único objeto pode se comportar como dois objetos separados ao mesmo tempo quando está extremamente pequeno ou extremamente frio. Aproveitando esse comportamento, os cientistas podem construir um qubit que contém uma combinação de 1 e 0. Isso significa que dois qubits podem conter quatro valores ao mesmo tempo. E, à medida que o número de qubits cresce, um computador quântico se torna exponencialmente mais poderoso.

Os cientistas propuseram esse tipo de máquina pela primeira vez na década de 1980. No entanto, os qubits são frágeis, o que significa que conectar até mesmo alguns deles requer anos de trabalho.

Laboratórios acadêmicos, industriais e governamentais usaram uma ampla variedade de técnicas para construir essas máquinas, incluindo sistemas baseados em partículas de luz ou partículas carregadas presas em campos eletromagnéticos. Assim como IBM e Intel, o Google constrói “qubits supercondutores”, nos quais certos metais são resfriados a temperaturas extremamente baixas.

Com seu mais recente computador supercondutor, o Google afirma ter alcançado a “supremacia quântica”, ou seja, construído uma máquina capaz de realizar tarefas que estão além do alcance de qualquer computador tradicional. Mas essas tarefas são esotéricas, envolvendo, por exemplo, a geração de números aleatórios que não podem ser aplicados de forma prática em áreas como a descoberta de medicamentos.

Google e seus concorrentes ainda estão trabalhando para alcançar o que os cientistas chamam de “vantagem quântica”, quando um computador quântico pode acelerar o progresso em outras áreas, como química e inteligência artificial, ou realizar tarefas úteis para empresas ou consumidores. O problema é que os computadores quânticos ainda cometem muitos erros.

Mas os cientistas passaram quase três décadas desenvolvendo técnicas — também bastante complexas — para contornar esse problema. Agora, o Google mostrou que, à medida que aumenta o número de qubits, pode reduzir exponencialmente o número de erros por meio de análises avançadas.

Especialistas acreditam que é apenas uma questão de tempo até que um computador quântico alcance seu vasto potencial.

“As pessoas não duvidam mais que isso será realizado”, disse o Dr. Lukin. “A questão agora é: quando?”

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