Um ‘processador quântico’ resolveu um problema de física sobre o comportamento do magnetismo em certos sólidos que levariam centenas de milhares de anos para calcular os maiores supercomputadores convencionais. O resultado é a mais recente reivindicação de máquina que mostra ‘vantagem quântica’ sobre os computadores clássicos.
Embora o Google e outros tenham afirmado alcançar vantagem quântica-a maioria ultimamente com o chip sycamore que o Google revelou em dezembro-pesquisadores da D-Wave, uma empresa em Burnaby, Canadá, dizem que seu resultado, publicado em Ciência1é o primeiro que resolve uma questão de física real. “Acreditamos que é a primeira vez que alguém o faz com um problema de interesse científico”, diz o físico de D-Wave, Andrew King.
A equipe da D-Wave fez um ótimo trabalho-mas a computação clássica ainda não deve ser contada, diz Miles Stoudenmire, pesquisador do Centro de Física Quântica Computacional do Instituto Flatiron na cidade de Nova York. “Ainda estamos na corrida.”
O resultado também valida a abordagem que a empresa adotou para a computação quântica, diz King. Em vez de construir um computador quântico ‘universal’-um que poderia executar qualquer algoritmo quântico-o D-Wave se concentrou em uma abordagem limitada a executar certos cálculos, mas mais fácil de escalar.
Pioneiro no campo quântico, as máquinas de onda D há muito lideram a indústria em termos de número de qubits, o equivalente quântico de informações clássicas de informação. O processador mais recente tem milhares de qubits. “Esses são resultados de 25 anos de desenvolvimento e pesquisa de hardware na D-Wave”, diz Mohammad Amin, outro físico sênior da empresa.
Problema magnético
O problema resolvido por D-Wave diz respeito à teoria do magnetismo, um grande campo da física teórica. Os giros elétrons de cada átomo agem como agulhas magnéticas e a maneira como elas se orientam dentro de um sólido em resposta às orientações de seus vizinhos há muito tempo fornecem um protótipo para o estudo de sistemas complexos.
Em um ímã permanente típico, todos os giros estão alinhados na mesma direção. Mas, em materiais gerais, as rotações vizinhas oferecem influências conflitantes uma sobre a outra, e os arranjos estáveis não existem ou são extremamente difíceis de prever. Os efeitos quânticos adicionam complicações.
King, Amin e seus colaboradores da D-Wave e em vários laboratórios acadêmicos usaram a mais recente máquina D-Wave, chamada Advantage2, para simular os arranjos de giros em várias estruturas de cristal 3D. Eles estudaram um problema específico no qual a temperatura do material começa em zero absoluto, e as flutuações quânticas permitem que ele faça a transição de um estado para outro. Eles estimam que sua máquina alcançou o resultado exponencialmente mais rápido do que qualquer cálculo clássico.
Reivindicações de vantagem desafiadas
O resultado segue várias reivindicações de vantagem quântica. O Google fez a primeira reivindicação de uma vantagem quântica em um artigo que causou uma sensação em 2019. Ele usou um computador quântico totalmente programável ou universal com qubits supercondutores para realizar um cálculo projetado para testar a vantagem quântica, mas não teve aplicação prática. Em breve, a IBM e outras empresas mostraram que, ao melhorar as técnicas clássicas, elas ainda poderiam executar os mesmos cálculos em computadores comuns.
IBM então alcançou2 Uma vantagem quântica em um aplicativo útil em 2023. Mas essa afirmação sofreu um destino semelhante ao do Google no ano passado3 Quando o físico computacional Miles Stoudenmire, no Centro de Física Quântica Computacional de Flatiron Institute, na cidade de Nova York, e seus colaboradores mostraram que seus algoritmos clássicos poderiam resolver o problema tão rapidamente.
