IBM promete 1000-qubit quantum computer-a milestone-by 2023

Há 20 anos que cientistas e engenheiros têm vindo a dizer que “um dia” vão construir um computador quântico completo capaz de efectuar cálculos úteis que ultrapassariam qualquer supercomputador convencional. Mas as máquinas actuais contêm apenas algumas dúzias de bits quânticos, ou qubits, muito poucos para fazer algo deslumbrante. Hoje, a IBM tornou as suas aspirações mais concretas ao anunciar publicamente um “roteiro” para o desenvolvimento dos seus computadores quânticos, incluindo o ambicioso objectivo de construir um que contenha 1000 qubits até 2023. O actual maior computador quântico da IBM, revelado este mês, contém 65 qubits.

“Estamos muito entusiasmados”, diz Prineha Narang, co-fundadora e chefe de tecnologia da Aliro Quantum, uma start-up especializada em código que ajuda o software de nível superior a funcionar eficientemente em diferentes computadores quânticos. “Não sabíamos os marcos e números específicos que eles anunciaram”, diz ela. O plano inclui a construção de máquinas de tamanho intermédio de 127 e 433 qubits em 2021 e 2022, respectivamente, e prevê o seguimento com uma máquina de um milhão de qubits em alguma data não especificada. Dario Gil, director de investigação da IBM, diz estar confiante que a sua equipa pode cumprir o calendário. “Um roteiro é mais do que um plano e uma apresentação PowerPoint”, diz ele. “É execução”

IBM não é a única empresa com um roteiro para construir um computador quântico completo – uma máquina que tiraria partido das estranhas regras da mecânica quântica para se adaptar a certos cálculos que apenas sobrecarregam os computadores convencionais. Pelo menos em termos de relações públicas, a IBM tem estado a jogar com o Google, que há um ano atrás foi notícia de primeira página quando a empresa anunciou que os seus investigadores tinham utilizado o seu computador quântico de 53 quatts para resolver um problema abstracto particular que, segundo eles, iria ultrapassar qualquer computador convencional – atingindo um marco conhecido como supremacia quântica. O Google tem o seu próprio plano de construir um computador quântico de um milhão de quatts dentro de 10 anos, como Hartmut Neven, que lidera o esforço de computação quântica do Google, explicou numa entrevista de Abril, embora se tenha recusado a revelar uma linha temporal específica para avanços.

A linha temporal declarada da IBM vem com um risco óbvio de que todos saibam se ela falhar os seus marcos. Mas a empresa decidiu revelar os seus planos para que os seus clientes e colaboradores soubessem o que esperar. Dezenas de empresas de arranque quantum-computing usam as máquinas actuais da IBM para desenvolver os seus próprios produtos de software, e conhecer os marcos da IBM deveria ajudar os programadores a adaptar melhor os seus esforços ao hardware, diz Gil.

Uma empresa que se junta a esses esforços é a Q-CTRL, que desenvolve software para optimizar o controlo e desempenho dos desistentes individuais. O anúncio da IBM mostra aos capitalistas de risco que a empresa está seriamente empenhada em desenvolver a tecnologia desafiante, diz Michael Biercuk, fundador e CEO da Q-CTRL. “É relevante para convencer os investidores de que este grande fabricante de hardware está a pressionar fortemente neste sentido e a investir recursos significativos”, diz ele.

A máquina de 1000-qubit é um marco particularmente importante no desenvolvimento de um computador quântico completo, dizem os investigadores. Tal máquina ainda seria 1000 vezes pequena demais para cumprir todo o potencial da computação quântica – tal como quebrar os esquemas actuais de encriptação da Internet – mas seria suficientemente grande para detectar e corrigir os miríades de erros que normalmente afligem os bits quânticos finos.

Um bit num computador vulgar é um interruptor eléctrico que pode ser ajustado a zero ou a um. Em contraste, um qubit é um dispositivo quântico – nas máquinas da IBM e do Google, cada um é um minúsculo circuito de metal supercondutor refrigerado a quase zero absoluto que pode ser ajustado a zero, um, ou, graças às estranhas regras da mecânica quântica, zero e um ao mesmo tempo. Mas a menor interacção com o ambiente tende a distorcer esses delicados estados bidireccionais, pelo que os investigadores desenvolveram protocolos de correcção de erros para difundir informação normalmente codificada num único qubit físico a muitos deles, de modo a que o estado desse “qubit lógico” possa ser mantido indefinidamente.

Com a sua planeada máquina de 1121-qubit, os investigadores da IBM seriam capazes de manter um punhado de qubits lógicos e fazê-los interagir, diz Jay Gambetta, um físico que lidera os esforços computacionais quânticos da IBM. É exactamente isso que será necessário para começar a fazer um computador quântico de pleno direito com milhares de qubits lógicos. Tal máquina marcaria um “ponto de inflexão” em que o foco dos investigadores passaria de bater para baixo a taxa de erro nas qubits individuais para optimizar a arquitectura e o desempenho de todo o sistema, diz Gambetta.

IBM já está a preparar um frigorífico de hélio líquido jumbo, ou crióstato, para segurar um computador quântico com 1 milhão de qubits. O mapa de estradas da IBM não especifica quando é que tal máquina poderia ser construída. Mas se os investigadores da empresa conseguirem realmente construir um computador de 1000 qubits nos próximos 2 anos, esse objectivo final soará muito menos fantástico do que agora.