Gigantes da tecnologia esperam que computadores quânticos utilizáveis ​​cheguem nesta década

Empresas de tecnologia nos Estados Unidos estão em uma corrida para ampliar sistemas de computadores quânticos, transformando protótipos de laboratório em máquinas industriais, de acordo com informações divulgadas por IBM, Google, Amazon, Microsoft e outras.

Os avanços no design de chips e na correção de erros reduziram as lacunas técnicas, colocando uma meta de uma década ao alcance de alguns, enquanto outros alertam que o caminho será muito mais longo.

O anúncio da IBM em junho apresentou um projeto completo que preenche as lacunas de engenharia dos planos anteriores. Jay Gambetta, que lidera o programa quântico da empresa, afirmou que agora eles têm um "caminho claro" para uma máquina capaz de superar os computadores de IA classicem tarefas como simulação de materiais e modelagem de IA antes de 2030.

A equipe de pesquisa quântica do Google, liderada por Julian Kelly, removeu uma de suas maiores barreiras técnicas no ano passado e afirma que também concluirá a pesquisa antes do final da década, com Kelly considerando todos os problemas restantes "superáveis"

Empresas se esforçam para solucionar desafios de escalabilidade

Oskar Painter, chefe de hardware quântico da Amazon, alertou que, mesmo com importantes avanços na física já alcançados, a fase industrial pode levar de 15 a 30 anos. O salto de menos de 200 qubits — as unidades quânticas básicas — para mais de um milhão é necessário para um desempenho significativo.

A escalabilidade é dificultada pela instabilidade dos qubits, que limita seu estado útil a frações de segundo. O chip Condor da IBM, com 433 qubits, apresentou interferência entre os componentes, um problema que o CEO da Rigetti Computing, Subodh Kulkarni, descreveu como "um problema físico complexo". A IBM afirma que já esperava o problema e agora está usando um acoplador diferente para reduzir a interferência.

Os primeiros sistemas dependiam de qubits ajustados individualmente para melhorar o desempenho, mas isso é inviável em larga escala. Atualmente, as empresas estão desenvolvendo componentes mais confiáveis ​​e métodos de fabricação mais baratos.

O Google tem como meta reduzir em dez vezes o preço dos componentes para construir um sistema completo por US$ 1 bilhão. A correção de erros, que consiste em duplicar os dados entre os qubits para que a perda de um deles não corrompa os resultados, é vista como um requisito para a escalabilidade.

O Google é o único a mostrar um chip onde a correção de erros melhora à medida que os sistemas crescem. Kelly disse que pular essa etapa levaria a "uma máquina muito cara que produz ruído"

Projetos concorrentes e apoio governamental

A IBM está apostando em um método diferente de correção de erros chamado código de verificação de paridade de baixa densidade (LDPC), que, segundo a empresa, precisa de 90% menos qubits do que a abordagem de código de superfície do Google. O código de superfície conecta cada qubit em uma grade aos seus vizinhos, mas requer mais de um milhão de qubits para realizar trabalho útil.

O método da IBM exige conexões de longa distância entre qubits, que são difíceis de projetar. A IBM afirma ter conseguido isso, mas analistas como Mark Horvath, da Gartner, dizem que o projeto ainda existe apenas na teoria e precisa ser comprovado na prática.

Outros obstáculos técnicos permanecem: simplificar a fiação, conectar vários chips em módulos e construir refrigeradores criogênicos maiores para manter os sistemas próximos do zero absoluto.

Os qubits supercondutores, usados ​​pela IBM e pelo Google, mostram umtronprogresso, mas são difíceis de controlar. Alternativas como íons aprisionados, átomos neutros e fótons são mais estáveis, porém mais lentas e mais difíceis de conectar em sistemas grandes.

Sebastian Weidt, CEO da Universal Quantum, sediada no Reino Unido, afirma que as decisões de financiamento governamental provavelmente reduzirão o número de candidatos a alguns poucos concorrentes. A DARPA, agência de pesquisa do Pentágono, iniciou uma revisão paradento caminho mais rápido para um sistema viável.

A Amazon e a Microsoft estão experimentando novos designs de qubits, incluindo estados exóticos da matéria, enquanto empresas já estabelecidas continuam aprimorando tecnologias mais antigas. "Só porque é difícil, não significa que seja impossível", disse, resumindo a determinação da indústria em alcançar a marca de um milhão de qubits.