Computador quntico D-Wave demonstra “supremacia de desempenho”

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 19/02/2021

Supremacia de desempenho

A D-Wave Systems, fabricante do nico computador quntico que se pode comprar hoje, rodou uma simulao que demonstrou uma “vantagem de desempenho” imbatvel em relao aos computadores eletrnicos.

No a to esperada “supremacia quntica”, uma prova definitiva de que um computador quntico seria capaz de resolver problemas que computadores clssicos no conseguiriam resolver em termos prticos – mas um marco na cincia da computao porque foi inesperado em razo das caractersticas do processador quntico da D-Wave.

Ao rodar uma simulao dos tomos em um material de grande interesse tecnolgico, o computador quntico superou a velocidade de processamento de um algoritmo clssico rodando em um computador eletrnico em mais de 3 milhes de vezes.

Os pesquisadores programaram o sistema D-Wave 2000Q para modelar um m bidimensional usando spins artificiais, um estado da matria que ocorre na superfcie de alguns materiais – mas no em seu interior.

E o teste, feito em parceria com uma equipe do Google, envolve uma aplicao prtica com grandes implicaes no mundo real, envolvendo simular os fenmenos superficiais envolvendo materiais conhecidos como isolantes topolgicos, cuja descoberta levou o Nobel de Fsica de 2016.

O sistema inclui mais de 5.000 qubits e conectividade de 15 vias entre qubits, bem como um “solucionador hbrido” capaz de executar problemas com at um milho de variveis.

O processador foi usado para simular um sistema magntico que est na crista da onda rumo a uma era ps-silcio.
[Imagem: D-Wave]

Simulao quntica de problemas reais

Tem havido muita controvrsia no meio acadmico se os computadores da D-Wave so mesmo qunticos.

Diferentemente dos prottipos apresentados pela IBM, Google e Intel, o processador da D-Wave usa uma abordagem conhecida como adiabtica, explorando um mecanismo chamado termalizao quntica (ou recozimento quntico, do ingls quantum annealing). Ele foi construdo com as mesmas tcnicas empregadas na fabricao dos processadores eletrnicos tradicionais, mas usa bobinas de nibio supercondutoras, em vez de semicondutores.

“Este trabalho a evidncia mais clara de que os efeitos qunticos fornecem uma vantagem computacional nos processadores D-Wave,” disse o Dr. Andrew King, membro da equipe. “Enrolar o m em um n topolgico e v-lo se desfazer nos deu a primeira viso detalhada de uma dinmica que normalmente muito rpida para ser observada. O que vimos um enorme benefcio em termos absolutos, com a vantagem de escala em temperatura e tamanho que espervamos. Esta simulao um problema real que os cientistas j atacaram usando os algoritmos com os quais comparamos, estabelecendo um marco significativo e uma base importante para futuros desenvolvimentos. Isso no teria sido possvel hoje sem o processador de baixo rudo da D-Wave.”

“Isso uma surpresa, dada a crena de muitos de que o recozimento quntico [a tecnologia do processador quntico D-Wave] no teria nenhuma vantagem intrnseca sobre os programas de integrais de Monte Carlo implementados em processadores clssicos,” comentou o professor Gabriel Aeppli, da Escola Politcnica Federal de Lausanne, na Sua.

“As emergentes tecnologias qunticas s vo amadurecer em ferramentas prticas quando deixarem suas equivalentes clssicas na poeira na soluo de problemas do mundo real,” disse o professor Hidetoshi Nishimori, do Instituto de Tecnologia de Tquio. “Um passo importante nessa direo foi alcanado neste artigo, fornecendo evidncias claras de uma vantagem de dimensionamento do recozedor quntico sobre um concorrente da computao clssica inexpugnvel na simulao de propriedades dinmicas de um material complexo.”

“Mas talvez ainda mais importante o fato de que isso no foi demonstrado em um problema sinttico ou um ‘truque’. Isso foi alcanado em um problema real na fsica contra uma ferramenta padro da indstria para simulao – uma demonstrao do valor prtico do processador D-Wave,” comemorou Alan Baratz, presidente da empresa fabricante do computador quntico.

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