Você provavelmente nunca usará hardware quântico, mas há uma grande chance de se beneficiar de pesquisas que não poderiam ter sido concluídas sem ele. Os uns e zeros dos computadores convencionais nunca conseguiriam realizar o tipo de processamento de que a computação quântica é capaz.
As possibilidades são ilimitadas, mas há um obstáculo importante: se as pessoas não tiverem realmente acesso a computadores quânticos, a tecnologia será pouco mais do que um projeto científico intrigante. Se os cientistas da computação, os investigadores académicos e outros não tiverem acesso ao hardware, o campo nunca dará o próximo passo em frente.
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A resposta da IBM para este problema é uma plataforma em nuvem chamada IBM Q. Desde o lançamento do programa em maio de 2016, ele oferece aos usuários uma maneira de utilizar a computação quântica sem ter acesso direto a um computador quântico.
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O hardware em si pode não ser abundante – mas graças a IBMQ, é onipresente.
Construção Quântica
Conheci Bob Sutor, vice-presidente de estratégia e ecossistema IBM Q em um salão lotado em a conferência IBM Think em abril. Estávamos a poucos centímetros de um criostato, parte da arquitetura complexa que torna possível a computação quântica.
“O dispositivo quântico real, os qubits, vivem em [um criostato]. Isso é mantido muito próximo do zero absoluto. 0,015 Kelvin. Isso é um pouquinho acima do zero absoluto, onde nada se move.”
“O verdadeiro dispositivo quântico, os qubits, vivem aqui”, disse-me Sutor, apontando para um pequeno compartimento na base da estrutura. “Isso é mantido muito próximo do zero absoluto. 0,015 Kelvin. Isso é um pouquinho acima do zero absoluto, onde nada se move.”
A refrigeração é um fator comum entre muitos dos projetos de computação quântica da última década. As baixas temperaturas facilitam a manutenção de um ambiente onde pode ocorrer emaranhamento. É um dos maiores desafios que os cientistas e engenheiros que trabalham nesta área enfrentam: como podemos tornar a área circundante suficientemente fria para que o hardware funcione como pretendido.
Enquanto a seção mais fria do criostato quase atinge o zero absoluto, o topo da estrutura tem uma temperatura relativamente amena de quatro graus Kelvin. Cada seção fica progressivamente mais fria de cima para baixo, um processo que aparentemente leva um total de 36 horas. Sutor refere-se a ele como um “alambique glorificado”, referindo-se à forma como o hélio é usado para realizar um processo de destilação que libera o calor.
Hardware fictício
Enquanto Sutor fala comigo sobre esse hardware complexo, ele reconhece que esse exemplo específico não é realmente usado para executar cálculos como parte da plataforma IBM Q.
Ele me disse que os qubits são falsos – “por que colocar um de nossos chips de última geração em algo que simplesmente fica vagando por aí?” - e que o criostato em si é um pouco mais “robusto” que o McCoy real, para garantir que não se quebre durante a prensagem percorrer.
“Por que colocar um dos nossos chips de última geração em algo que simplesmente fica vagando por aí?”
Há anos que cobrimos a computação quântica para o Digital Trends e ainda era fascinante ver o hardware “em carne e osso”, mesmo que fosse apenas uma réplica. Mas o facto de a IBM sentir a necessidade de transportar consigo uma representação física dos seus esforços quânticos diz muito sobre o estado actual desta tecnologia.
Durante anos, a computação quântica foi pouco mais do que um “e se?” que fascinou os cientistas da computação. Então foi um experimento. Agora ocupa uma estranha terra de ninguém, oferecendo utilidade direta aos pesquisadores mesmo antes da promessa de um computador quântico universal em grande escala foi cumprido. Dito isto, ainda é uma tecnologia relativamente de nicho, embora a IBM esteja fazendo o máximo para torná-la acessível.
O campo da computação quântica está evoluindo a um ritmo notável, mas ainda há um longo caminho a percorrer antes de atingir o seu potencial. Parte do desafio é a simples capacidade de concretizar essas ideias.
O conceito em si exigiu uma base significativa de física experimental apenas para decolar. Esse trabalho precisava ser sustentado por feitos de engenharia – por exemplo, os fios enrolados que você vê nas imagens que ilustram isso artigo foram implementados para evitar que o hardware se quebrasse à medida que a temperatura caísse e o metal contratos. Atualmente, existe a difícil tarefa de desenvolver um ecossistema em torno da tecnologia.
Foi necessária uma empresa com o peso da IBM para transformar algo que poderia facilmente ter terminado como um projeto científico em uma tecnologia viável e prática. Mas agora que uma grande quantidade de trabalho fundamental já foi concluído, há um foco distinto em como tornar esse hardware acessível, juntamente com esforços para continuar fazendo melhorias incrementais.
Trabalhando em casa
“Há alguns anos, este era um projeto de física”, disse Jerry Chow, gerente do grupo experimental de computação quântica da IBM, falando à Digital Trends na conferência Think. “Era algo que você precisava estar em um laboratório para fazer. Colocá-lo na web foi o primeiro passo.”
“Alguns anos atrás, este era um projeto de física. Era algo que você precisava estar em um laboratório para fazer. Colocá-lo na web foi o primeiro passo.
Ele observa que parte da intenção do acesso remoto oferecido pela plataforma IBM Q era ocultar parte da física subjacente. Os usuários não precisam necessariamente saber qual é a contribuição do processo de refrigeração – ou como o processador supercondutor opera. Não ser capaz de compreender totalmente a engenharia do computador quântico não é uma barreira à entrada.
Isto pode parecer óbvio, dado que a maioria de nós usa dispositivos como smartphones e notebooks diariamente, sem conhecimento prático do que está por baixo do capô. A diferença é que o hardware quântico operacional é incrivelmente raro em comparação.
A falta de recursos financeiros ou de conhecimentos técnicos pode impedir que investigadores brilhantes e estudantes de destaque utilizem um computador quântico para realizar trabalhos importantes. Mas o IBM Q garante que mesmo que esses indivíduos tenham um caminho para o hardware de que precisam.
Não estamos falando de mero potencial futuro aqui. Chow me contou que 75 mil usuários executaram mais de 2,5 milhões de experimentos na plataforma IBM Q, com cerca de 60 artigos de pesquisa publicados como resultado. "Há um jornal do Japão sobre emaranhar 16 qubits e como você realmente faria isso”, diz Sutor. “Essa é a primeira vez que alguém realmente fez isso neste tipo de máquina.”
Quando a ideia dos computadores quânticos se tornou popular, uma das perguntas mais comuns que as pessoas faziam era quando poderiam esperar que tal sistema substituísse o seu PC. Os especialistas responderam que, por enquanto, não está claro se este tipo de hardware ofereceria alguma vantagem tangível em relação aos computadores clássicos.
Portanto, não deveríamos esperar ver um computador quântico em todos os escritórios domésticos – mas agora, parece que, no curto prazo, também não deveríamos esperar ver um em todos os laboratórios de ciência da computação. Na nossa era interconectada, segue-se que uma tecnologia de ponta não seria implementada em massa até que todos os problemas fossem resolvidos.
A natureza da plataforma IBM Q significa que as lições aprendidas podem ser transformadas em melhorias para todos muito rapidamente.
“O modelo para consumo de quantum no curto prazo é esse tipo de acesso à nuvem”, observa Chow. Por enquanto, parece que acessar remotamente o hardware quântico é a abordagem mais eficaz.
A IBM está colocando seu hardware nas mãos de pessoas que podem encontrar usos práticos agora mesmo, e isso certamente moldará o futuro. evolução contínua da computação quântica.
Ao mesmo tempo, a natureza da plataforma IBM Q significa que as lições aprendidas podem ser transformadas em melhorias que beneficiam muito rapidamente toda a base de usuários.
O que a IBM ganha ao disponibilizar seu hardware para usuários que de outra forma não seriam capazes de trabalhar com um computador quântico? Bem, todo o aprendizado obtido com o uso de hardware quântico teria sido espalhado por vários laboratórios. Mas graças ao IBM Q, agora tudo está retroalimentando seu próprio projeto. Não espere que o progresso diminua tão cedo.
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