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Informática

Google afirma ter atingido supremacia quântica; IBM contesta

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/10/2019

Google afirma ter atingido supremacia quântica; IBM contesta
Este é o Sycamore, o primeiro processador a atingir a supremacia quântica, segundo o Google.
[Imagem: Frank Arute et al. - 10.1038/s41586-019-1666-5]

Luta pela supremacia quântica

A depender das alegações do Google, a era da computação quântica finalmente chegou.

A empresa afirma que seu processador quântico de 54 qubits, chamado Sycamore, resolveu um problema que levaria milhares de anos para ser solucionado pelo melhor supercomputador eletrônico da atualidade.

Assim, esta seria a primeira vez que se atingiu a tão esperada supremacia quântica, o ponto a partir do qual os processadores quânticos superam definitivamente os processadores eletrônicos clássicos, solucionando problemas que seriam virtualmente impossíveis de solucionar com a tecnologia baseada na eletrônica - a possibilidade de solução existe, mas ela é exponencialmente mais rápida em um processador quântico.

O artigo que descreve o teste, publicado pela revista Nature, havia vazado há cerca de um mês, depois que um rascunho foi posto acidentalmente em um servidor aberto da NASA. O rascunho foi rapidamente retirado quando as notícias começaram a circular, mas a versão vazada e a agora publicada são virtualmente idênticas.

O teste consistiu em pegar um conjunto de números e verificar se eles eram realmente aleatórios - a geração de números aleatórios é um mecanismo essencial para a segurança da informação, incluindo a criptografia.

"Nosso processador Sycamore leva cerca de 200 segundos para amostrar uma instância de um circuito quântico um milhão de vezes - nossos benchmarks atualmente indicam que a tarefa equivalente para um supercomputador clássico de última geração levaria aproximadamente 10.000 anos. Esse aumento dramático na velocidade, em comparação com todos os algoritmos clássicos conhecidos, é uma realização experimental da supremacia quântica para esta tarefa computacional específica, anunciando um paradigma computacional muito esperado," escreveram Frank Arute e seus colegas - além de pesquisadores do Google, a equipe inclui pesquisadores de várias universidades, vários deles financiados por entidades públicas, como a Fundação Nacional de Ciências (NSF).

O resultado foi obtido com 53 qubits, porque o 54º não funcionou e teve de ser desligado. No ano passado a empresa apresentou um processador quântico de 72 qubits, chamado Bristlecone, mas que ainda não é totalmente funcional.

IBM versus Google

Na última segunda-feira, um grupo de pesquisadores da IBM - que está disputando com o Google a construção do primeiro computador quântico prático - publicou um artigo contestando a argumentação da equipe do Google de ter atingido a supremacia quântica.

Edwin Pednault e seus colegas afirmam que o Google não aproveitou totalmente o potencial de armazenamento - a memória - do supercomputador eletrônico clássico. Se isso for feito, eles calcularam que o supercomputador clássico faria o mesmo cálculo não em 10.000 anos, mas em 2,5 dias.

De fato, a IBM, que já possui seu próprio processador quântico de 53 bits, prefere um limiar mais alto para a supremacia quântica, o que explica seu argumento de que o Google ainda não atingiu o marco - a Intel tem um processador quântico de 49 qubits e também está no páreo.

Google afirma ter atingido supremacia quântica; IBM contesta
Esquema do processador Sycamore: os "X" são os qubits e os quadrados são acopladores.
[Imagem: 10.1038/s41586-019-1666-5]

Contexto e perspectivas

Apenas horas após a publicação do artigo do Google, vários especialistas já se manifestaram a favor de um e de outro argumento. Preciosismos à parte, e longe de esgotar a questão, a opinião do professor Ciarán Gilligan-Lee, da Universidade College de Londres, ouvido pela revista New Scientist, parece bastante ponderada.

"A IBM alega que, mesmo fazendo o maior computador do mundo rodar por 2 dias e meio e usando petabytes de memória, eles podem simular o que o chip quântico faz em 200 segundos. Quando você coloca isso no contexto, ainda é uma conquista [do Google] bastante impressionante," disse ele.

Além disso, embora atingir a supremacia quântica seja um marco histórico - que pode até valer um Nobel -, chegar a esse ponto não significa que os computadores quânticos estejam prontos para serem usados nos problemas do mundo real. Esta é apenas uma prova de conceito, um protótipo ainda dedicado a uma tarefa única.

O maior desafio agora é implementar a correção de erros nos algoritmos quânticos, uma vez que os qubits acumulam erros à medida que os cálculos progridem.

Bibliografia:

Artigo: Quantum supremacy using a programmable superconducting processor
Autores: Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando G. S. L. Brandao, David A. Buell, Brian Burkett, Yu Chen, Zijun Chen, Ben Chiaro, Roberto Collins, William Courtney, Andrew Dunsworth, Edward Farhi, Brooks Foxen, Austin Fowler, Craig Gidney, Marissa Giustina, Rob Graff, Keith Guerin, Steve Habegger, Matthew P. Harrigan, Michael J. Hartmann, Alan Ho, Markus Hoffmann, Trent Huang, Travis S. Humble, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Dvir Kafri, Kostyantyn Kechedzhi, Julian Kelly, Paul V. Klimov, Sergey Knysh, Alexander Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Mike Lindmark, Erik Lucero, Dmitry Lyakh, Salvatore Mandrà, Jarrod R. McClean, Matthew McEwen, Anthony Megrant, Xiao Mi, Kristel Michielsen, Masoud Mohseni, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles Neill, Murphy Yuezhen Niu, Eric Ostby, Andre Petukhov, John C. Platt, Chris Quintana, Eleanor G. Rieffel, Pedram Roushan, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vadim Smelyanskiy, Kevin J. Sung, Matthew D. Trevithick, Amit Vainsencher, Benjamin Villalonga, Theodore White, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Adam Zalcman, Hartmut Neven, John M. Martinis
Revista: Nature
Vol.: 574, pages 505-510
DOI: 10.1038/s41586-019-1666-5

Artigo: Leveraging Secondary Storage to Simulate Deep 54-qubit Sycamore Circuits
Autores: Edwin Pednault, John A. Gunnels, Giacomo Nannicini, Lior Horesh, Robert Wisnieff
Revista: arXiv
Link: https://arxiv.org/abs/1910.09534






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