Sobre computadores quânticos: como diferentes países desenvolvem essa tecnologia

Estamos falando de quem já está usando a computação quântica na nuvem e quais iniciativas estão sendo promovidas pelos governos para apoiar o setor de computação quântica.


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Quem usa computadores quânticos na nuvem

Grandes organizações como Google, IBM, Intel e várias pequenas empresas de TI como a D-Wave e a Rigetti estão criando seus computadores quânticos. Alguns deles fornecem acesso a suas soluções para universidades e organizações de pesquisa. A infraestrutura de nuvem os ajuda nisso. Por exemplo, a IBM e o Alibaba abriram o acesso a computadores de 20 e 11 bits, respectivamente. Para trabalhar com as instalações, são usadas as plataformas em nuvem IBM Q e Alibaba Cloud. O objetivo dessas iniciativas é ajudar os engenheiros a trabalhar com modelos complexos de aprendizado de máquina e vários modelos de fenômenos reais: dos modelos climáticos à modelagem dos mercados financeiros.

A empresa canadense D-Wave Systems também lançou seu serviço em nuvem. Seus clientes obtêm acesso à computação quântica por minuto por mês. Parece um pouco, no entanto, apenas alguns milissegundos são suficientes para uma máquina quântica concluir uma série de tarefas. Estamos falando sobre fatoração de grandes números e construção de rotas - computadores clássicos passam dias e semanas em tais cálculos.

Várias empresas já estão usando os recursos do sistema D-Wave. Por exemplo, a Airbus usou computadores baseados em qubit para criar novos aviões - foi possível concluir os cálculos necessários quatro vezes mais rápido do que nos computadores convencionais. A Volkswagen recorreu aos computadores quânticos para desenvolver algoritmos de controle de veículos não tripulados.

Não são apenas as empresas de TI envolvidas no desenvolvimento e promoção da computação quântica (por exemplo, a IBM formou uma comunidade de desenvolvedores de software para computadores quânticos). Muitos governos estão começando a promover iniciativas e leis financeiras especiais destinadas a desenvolver a indústria quântica. Falaremos sobre alguns deles mais tarde.

Iniciativa Quântica dos EUA

Em meados de dezembro do ano passado, o Senado dos EUA aprovou um projeto de lei estabelecendo a Iniciativa Nacional Quântica (NQI). O objetivo do novo ato é apoiar empresas e institutos de pesquisa que estão trabalhando na criação de computadores e redes quânticas. O plano do NQI foi elaborado por dez anos e US $ 1,2 bilhão serão alocados para sua implementação.


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O projeto planeja construir de dois a cinco novos centros de pesquisa para o estudo de tecnologias quânticas. O Departamento de Energia dos EUA será responsável por isso. Também financiará pesquisas - cada centro receberá US $ 25 milhões anualmente. O dinheiro também será direcionado ao desenvolvimento de programas educacionais para especialistas no campo do desenvolvimento quântico. A Fundação Nacional de Ciências dos EUA preparará um programa educacional especial para estudantes universitários.

O responsável pela implementação dos projetos planejados será um órgão especialmente criado - o Escritório Nacional de Coordenação Quântica. Sua equipe supervisionará os programas de pesquisa e lidará com questões de consultoria.

Iniciativas de outros países

Programas para o desenvolvimento da indústria de computadores quânticos também foram criados na União Européia, China e Rússia. Na Europa, em 2016 lançou a iniciativa Quantum Flagship. O governo e os estados membros da UE destinaram um bilhão de euros para apoiar vinte projetos no campo da computação quântica. Além disso, o dinheiro irá não apenas para criar computadores. O Flagship Quântico inclui áreas de física teórica e metrologia e comunicações quânticas.

Um exemplo de projetos financiados é o QMiCS da Oxford Instruments. Seu objetivo é criar uma rede sem fio entre dispositivos quânticos.

Além disso , dois projetos da Atos receberam financiamento. A primeira tarefa é criar um computador quântico de 50 qubit baseado em armadilhas de íons , um dos tipos mais comuns e estáveis de qubits. O objetivo do segundo projeto é simular um sistema de 500 bits quânticos. Até o momento, apenas um computador de 60 qubit foi modelado.

O campo da computação quântica também está se desenvolvendo na China. Em 2016, o país começou a construir um novo laboratório de pesquisa - o governo chinês destinou cerca de um bilhão de dólares para isso. O centro científico começará a operar em 2020.

O apoio financeiro anterior do governo ajudou os cientistas chineses a alcançar seus primeiros sucessos na computação quântica. Em 2016, uma equipe de pesquisadores lançou um satélite em órbita, no qual os canais de comunicação são protegidos usando criptografia quântica . Essa tecnologia também é usada em redes terrestres: um canal de comunicação quântica com cerca de 2.000 quilômetros foi instalado entre Pequim e Xangai.


/ Flickr / Pesquisa IBM / CC BY-ND

Eles também estão envolvidos na computação quântica na Rússia. Em fevereiro de 2018, várias organizações - a Fundação de Pesquisa Avançada, Vnesheconombank, Universidade Estadual de Moscou e a ANO de Economia Digital - criaram um consórcio quântico cuja tarefa é desenvolver um computador de 50 qubit até 2021.

A Universidade Estadual de Moscou já foi associada à computação quântica. Em 2017, a universidade recebeu uma bolsa para criar um centro de tecnologias quânticas. Seu objetivo é desenvolver um sistema de criptografia de dados quânticos. A Universidade ITMO também está envolvida nessa área: em 2017, o governo alocou 160 milhões de rublos para um projeto conjunto da universidade e das empresas de telecomunicações.

Perspectivas para projetos financeiros

O projeto de lei do governo americano foi apoiado por grandes empresas de TI, por exemplo, a Microsoft. De acordo com representantes da corporação, é necessário o apoio do governo para criar chips confiáveis ​​de vários qubit que não permitam erros nos cálculos.

“Essa é uma das tarefas mais importantes do setor. Quanto mais qubits o processador contém, maior a chance de que eles comecem a influenciar o trabalho um do outro e criar interferência ", diz Sergey Belkin, chefe de desenvolvimento do 1cloud.ru . - Até agora ninguém conseguiu atingir o valor zero dos erros. E isso nos impede de aumentar o poder computacional das máquinas quânticas. ”

Ao mesmo tempo, o financiamento estatal ajudará organizações que não podem pagar por todo o equipamento necessário para pesquisar tecnologias quânticas.

Graças ao apoio do governo, as empresas chinesas fizeram progressos significativos na criptografia quântica. Espera-se que em breve a criptografia quântica comece a se desenvolver intensamente nos Estados Unidos. Segundo as previsões , a nova lei americana acelerará o desenvolvimento de padrões para algoritmos de criptografia quântica e, em 2024, a tecnologia poderá começar a ser implementada em serviços da web.

O financiamento do governo ajudará a desenvolver tecnologias quânticas na Rússia. Pode-se esperar que projetos patrocinados por instituições estatais acabem construindo redes quânticas em larga escala e projetando chips multiquânticos.

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