Computador quântico da IBM faz em 19 segundos o que levaria 110 anos em supercomputador
Chip Nighthawk r2 usou 61 qubits para superar, com folga, o supercomputador Frontier
Um experimento feito no processador quântico Nighthawk r2, da IBM, voltou a esquentar o debate sobre a tal "vantagem quântica". Pesquisadores da startup americana BlueQubit usaram o chip para concluir, em apenas 19 segundos, uma tarefa que, segundo as contas do próprio estudo, exigiria cerca de 110 anos de processamento no Frontier, um dos supercomputadores mais poderosos do planeta.
O trabalho foi publicado como preprint no arXiv com o título "Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers" e é assinado por uma equipe liderada pelo físico Tigran Sedrakyan. O acesso ao hardware veio pelo programa de créditos da IBM Quantum. Como o artigo ainda não passou por revisão de pares, os números merecem ser lidos com certa cautela.
Imagem: IBM
Imagem: IBM
Como funcionou o teste
O Nighthawk r2 é um processador supercondutor de 120 qubits, disponível comercialmente pela nuvem da IBM. Para o experimento, os cientistas escolheram 61 desses qubits, organizados em uma malha quadrada, e aplicaram a técnica conhecida como amostragem de circuitos aleatórios (random circuit sampling, ou RCS). Na prática, o método dispara sequências de operações aleatórias sobre os qubits para criar estados quânticos extremamente complexos, algo que computadores tradicionais têm enorme dificuldade de simular.
No ponto mais exigente avaliado, com 36 ciclos, o circuito somou 918 portas de dois qubits do tipo CZ. Foi nessa configuração que o chip entregou 1 milhão de amostras em 19 segundos de execução. Para garantir que o resultado não era só ruído, a equipe usou dois métodos independentes de estimativa de fidelidade, que chegaram a valores compatíveis entre si. Os autores ainda afirmam que o desempenho supera o da primeira geração do Nighthawk em mais de uma ordem de grandeza em profundidades parecidas.
E de onde saem os 110 anos?
O número vem de uma estimativa teórica. Segundo o estudo, reproduzir o mesmo resultado com a técnica clássica de contração de redes tensoriais exigiria cerca de 1,2 × 10²⁷ operações. Considerando o Frontier rodando a 20% do seu desempenho de pico, a tarefa levaria algo em torno de 110 anos para ser concluída.
Só que tem um asterisco importante: os próprios pesquisadores reconhecem que esse cálculo representa um limite superior, ou seja, algoritmos clássicos mais espertos podem encurtar bastante esse prazo no futuro. Não seria a primeira vez que um anúncio do tipo acaba contestado por simulações mais eficientes. Além disso, a amostragem de circuitos aleatórios é um teste de laboratório, sem aplicação prática direta no dia a dia. Mesmo assim, o feito mostra que um hardware quântico acessível pela nuvem já consegue encarar desafios capazes de colocar os maiores supercomputadores do mundo em apuros.
Fonte: arXiv
