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Supercomputador eletrônico contra-ataca e empurra computador quântico

Supercomputador eletrônico contra-ataca e empurra computador quântico
A IBM afirma que seu objetivo é construir um computador quântico que possa "explorar problemas práticos", como o cálculo de reações químicas.[Imagem: Kandala et al./Nature]

Limites da computação clássica

Quando a computação quântica parecia prestes a vencer por nocaute, a computação clássica demonstrou uma capacidade de revide que ninguém esperava.

Engenheiros da IBM descobriram uma maneira de usar um supercomputador comum para simular um computador quântico com 56 qubits - uma tarefa que os especialistas consideravam impossível.

Até agora era amplamente aceito que um computador clássico não poderia simular mais do que 49 qubits devido a limitações de memória - a memória necessária para simulações aumenta exponencialmente com cada qubit adicional.

A demonstração empurra para bem mais longe o marco que estabeleceria a superioridade dos computadores quânticos sobre os computadores clássicos.

Tabelas multidimensionais

O mais próximo que alguém chegou de colocar à prova o limite teórico de 49 qubits foi uma simulação de 45 qubits feita recentemente no Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique, que precisou de 500 terabytes de memória.

A nova simulação da IBM rodou os 56 qubits com apenas 4,5 terabytes.

Isso foi possível graças a um truque matemático que permite fazer uma representação numérica mais compacta de diferentes arranjos de qubits, conhecidos como estados quânticos.

Uma operação de computação quântica é tipicamente representada por uma tabela de números indicando o que deve ser feito a cada qubit para produzir um novo estado quântico. Em vez disso, Edwin Pednault e seus colegas usaram tensores, tabelas efetivamente multidimensionais ampliadas com eixos - além das tradicionais linhas e colunas.

Graças aos eixos adicionais, muito mais informações podem ser empacotadas nos tensores, desde que se saiba como escrevê-las na linguagem dos tensores. Pednault descobriu uma maneira de fazer exatamente isso para as operações da computação quântica.

Linha de chegada mais à frente

Embora ainda não esteja claro se a técnica permitirá fazer simuladores quânticos com computadores clássicos, outros pesquisadores da área concordam que a eventual supremacia do hardware dos qubits sobre os processadores de transistores eletrônicos agora terá que ser decidida em um patamar bem superior.

O Google havia anunciado que apresentaria um processador quântico de 49 qubits no final deste ano, batendo o conhecido "ex-limite teórico". Mesmo que consiga, contudo, isso agora não vai mais garantir a conquista da supremacia quântica.

Bibliografia:

Breaking the 49-Qubit Barrier in the Simulation of Quantum Circuits
Edwin Pednault, John A. Gunnels, Giacomo Nannicini, Lior Horesh, Thomas Magerlein, Edgar Solomonik, Robert Wisnieff
arXiv
https://arxiv.org/abs/1710.05867




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