Jim Clark, diretor de equipamentos quânticos da Intel, com um dos processadores quânticos da empresa. Foto; Intel- Os computadores quânticos são uma tecnologia extremamente empolgante que promete criar poderosas capacidades de computação para resolver problemas anteriormente insolúveis.
- Especialistas afirmam que a IBM era líder no campo da computação quântica; portanto, Google, Intel, Microsoft e muitas startups estão sob sua influência.
- Os investidores são atraídos por startups no campo da computação quântica, incluindo IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems e Rigetti, que poderão mudar esse mercado.
- No entanto, existe um problema: os computadores quânticos modernos, em regra, não são tão poderosos e não são tão confiáveis quanto os supercomputadores de hoje, e também precisam de condições especiais para iniciar e carregar.
Em janeiro, a IBM deu um salto ao anunciar o lançamento do IBM Q System One, o primeiro modelo de computador quântico do mundo disponível para negócios. O dispositivo foi colocado em uma caixa de vidro liso de 9 pés cúbicos.
Este é um marco importante para os computadores quânticos, que ainda estão localizados em laboratórios de pesquisa. Segundo a IBM, os compradores já pretendem adotar essa tecnologia, que é promissora em vários campos: química, ciência de materiais, produção de alimentos, indústria aeroespacial, desenvolvimento de medicamentos, previsão de mercado de ações e até na luta contra as mudanças climáticas.
IBM Q System One. Foto: IBMA razão para a agitação é que um computador quântico possui propriedades aparentemente mágicas que permitem processar exponencialmente mais informações. Um computador quântico não é apenas um computador muito rápido; é um paradigma de computação completamente diferente que requer uma reflexão radical.
O vencedor na corrida tecnológica será a empresa que aproveitará as oportunidades oferecidas por essa tecnologia. IBM, Microsoft, Google e outros gigantes da tecnologia, além de startups, contam com essa tecnologia.
O Business Insider fez algumas perguntas ao vice-presidente da IBM Q Strategy e Ecossistema, Bob Syutor, sobre como tornar esses sistemas acessíveis às pessoas: como as pessoas terão acesso a eles? Como tantas pessoas podem aprender a usar computadores quânticos para realizar suas tarefas?
Há poucas chances de ver computadores quânticos no escritório tão cedo. Os especialistas com quem conversamos acreditam que, apesar do fato de estarem disponíveis na IBM, serão necessários mais cinco a dez anos antes que a computação quântica realmente se torne mainstream. Atualmente, o IBM Q System One está disponível apenas como um serviço de computação em nuvem para clientes selecionados. Levará mais tempo para que algo assim as pessoas possam começar e trabalhar para fins pessoais.
De fato, os especialistas afirmam que os computadores quânticos têm grandes expectativas, mas estão longe da produção em massa. Eles são extremamente frágeis e requerem condições especiais de trabalho. Além disso, os computadores quânticos hoje em dia não são tão confiáveis nem tão poderosos quanto os computadores que já temos.
"Acreditamos que em cerca de dez anos, um computador quântico mudará sua vida ou a minha", disse o especialista em negócios Jim Clark, diretor de equipamentos quânticos da Intel. - De fato, estamos apenas na primeira milha da maratona. Isso não significa que não estamos preocupados com isso ".
O que é um computador quântico?
Bill Gates disse uma vez que a matemática subjacente ao quantum estava além de sua compreensão, mas nem todos concordavam.
"A idéia de que a física quântica também é física e muito complicada é um tanto errônea", afirma Chris Monroe, CEO e co-fundador da IonQ, afirma Business Insider. "O que a torna incompreensível para muitas pessoas é que é incompreensível, mas também é incompreensível para mim, como é para você." Se algo pode estar em superposição, significa que pode estar em dois estados ao mesmo tempo. É estranho, porque não encontramos isso no mundo real ".
Os computadores que usamos exibem os dados na forma de uma sequência 1 ou 0, chamada código binário. No entanto, um computador quântico pode representar dados na forma de 1, 0 ou, mais importante, ambos os números ao mesmo tempo.
Quando um sistema pode estar em mais de um estado de cada vez, isso é chamado de "superposição" - uma das propriedades aparentemente mágicas da computação quântica. Outro princípio-chave aqui é o "entrelaçamento", que é uma propriedade quântica que permite que duas partículas se movam de maneira absolutamente síncrona, independentemente da distância em que estão fisicamente separadas.
Como explica
um artigo da revista Scientific American, essas duas qualidades são combinadas em um computador que pode lidar com muito mais dados ao mesmo tempo do que qualquer sistema no mercado hoje.
O poder de um computador quântico é medido em qubits, a unidade básica de medida em um computador quântico. Da mesma forma que os computadores modernos têm processadores de 32 ou 64 bits (uma medida da quantidade de dados que podem processar ao mesmo tempo), um computador quântico com um grande número de qubits possui uma quantidade significativamente maior de poder de computação.
Dentro de um computador quântico. Foto: IBMO céu é o limite
Tudo isso significa que um computador quântico pode resolver problemas anteriormente limitados pelo poder de processamento.
Por exemplo, um computador quântico pode resolver o conhecido problema dos vendedores ambulantes por um método grosseiro - uma tarefa computacional complexa que exige encontrar o caminho mais curto entre várias cidades antes de voltar para casa. Parece simples, mas se você o observar do ponto de vista matemático, encontrar o único caminho ideal se tornará mais difícil quando você adicionar mais cidades à sua rota.
Da mesma forma, um computador quântico pode realizar as tarefas mais complicadas e trabalhosas, filtrando grandes volumes de dados financeiros, farmacêuticos ou climatológicos para encontrar soluções ideais. De fato, a start-up quântica D-Wave já está colaborando com a Volkswagen para analisar padrões de movimento e eliminar uma enorme quantidade de interferência para chegar ao ponto.
Sua utilidade no campo da criptografia é discutida. Um computador quântico é capaz de dominar o método de criptografia, diferente da cifra conhecida anteriormente, que permite descriptografar facilmente até mesmo os segredos de estado. Há um grande interesse por parte dos governos mundiais nesse recurso útil, enquanto os ativistas temem que o advento da computação quântica possa destruir a privacidade.
Desafio físico
"Como a computação quântica ainda está em seus estágios iniciais, há muitas informações ainda não comprovadas", disse Matthew Briss, vice-presidente de P&D da Gartner. "Mas os compradores já estão procurando um escopo para determinar as vantagens competitivas da computação quântica para seus negócios", diz ele.
Apesar de todo o hype, os especialistas acreditam que os computadores quânticos estão tão longe da posição de liderança quanto os PCs na década de 1950. Claro, eles estão ganhando força, mas lentamente.
"A computação quântica pode ser comparada a um trem lento", disse Brian Hopkins, vice-presidente e analista-chefe da Forrester. - Se passar uma polegada por segundo, em um mês já passará duas polegadas por segundo. Em breve, ele começará a se mover mais rápido. ”
O grande problema agora é que um computador quântico não pode fazer nada que um computador clássico não possa fazer. A indústria está ansiosa por um momento chamado excelência quântica, quando os computadores quânticos vão além das restrições atuais.
"Quando os clientes vêm até nós, a principal coisa que eles nos dizem é que não se importam com o modelo, se seria útil para os negócios", diz o analista Briss. - Não existe um modelo que possa se antecipar aos algoritmos clássicos. Nós realmente precisamos esperar até que o hardware quântico comece a melhorar. ”
Katy Puli, IBM Research Officer, examina um criostato que ajuda os computadores quânticos a manter a temperatura baixa. Foto: Andy Aaron, IBMUm grande problema continua sendo a falta de poder de computação. Supõe-se que, para superioridade quântica, seja necessário um computador com capacidade de 50 qubits. Embora esse marco tenha sido superado em laboratório, é instável e não pode ser mantido. De fato, os qubits podem estar sujeitos a erros ou serem instáveis, o que leva a problemas com sua geração e diminui seu potencial.
Outro fator importante é mais material. Os computadores quânticos devem ser completamente isolados do ambiente para funcionarem e requerem temperaturas muito baixas. Até as vibrações mais fracas podem levar à destruição de qubits, levando-os a superpor-se, assim como uma criança, batendo em uma mesa, faz com que moedas giratórias caiam sobre a mesa.
Computadores quânticos anteriores, como o IBM Q System One, são tão pesados que as condições necessárias de isolamento e refrigeração estão se tornando um problema real. Esse problema é agravado pela falta de componentes necessários: cabos supercondutores e refrigeradores de baixa temperatura. Eles estão em grave escassez.
Por fim, isso significa que, enquanto o conhecimento está sendo aprimorado e a tecnologia está sendo desenvolvida, a computação quântica ainda é praticamente impossível.
"Um dos problemas do meu grupo de trabalho é a manipulação de materiais, silício, metais, para que possamos criar um ambiente muito homogêneo", disse Clark, da Intel. - Esta é basicamente a melhor tecnologia de semicondutores. As tecnologias que precisamos para criar computação quântica em larga escala ainda não existem. ”
Outro problema é que os computadores quânticos têm um potencial inegável para fornecer poder de computação imprevisto. No entanto, neste mundo, não há muitas pessoas que realmente tenham experiência em programação ou gerenciamento desses sistemas, e potenciais compradores fascinados estão tentando descobrir como realmente usá-lo.
Great Quantum Race
Analistas afirmam que a IBM atualmente lidera a corrida da computação quântica devido à disponibilidade comercial limitada do IBM Q System One. Como é acessada via nuvem, a IBM pode suportar essas condições especiais para que este computador quântico funcione enquanto permite que clientes selecionados o usem.
"Acho que [o computador quântico da IBM] está oscilando", disse o analista Briss. "Acho que o modelo da computação quântica como serviço é o modelo certo." Ao colocá-lo em um contêiner e lidar com tarefas específicas, eles estão realmente tentando melhorar sua qualidade. ”
Sarah Sheldon e Pat Human, da IBM, estão trabalhando em um refrigerador de diluição que resfria computadores quânticos. Foto: IBMAo mesmo tempo, os analistas observam que qualquer um dos participantes deste mercado pode ter uma inovação a qualquer momento que lhe permita avançar, e que essa ainda é uma rivalidade necessária.
Diferentes gigantes de TI têm uma abordagem diferente para esse problema. Intel, IBM, Google e a startup de computação quântica Rigetti estão construindo sistemas baseados em circuitos supercondutores, contando com supercomputadores modernos.
A Microsoft adota uma abordagem completamente diferente e talvez mais arriscada, tentando criar um qubit melhor. O qubit topológico que a Microsoft está tentando criar fragmentos de elétrons para armazenar informações em vários lugares ao mesmo tempo, tornando-o mais estável e menos propenso à destruição. Segundo o analista Hopkins, isso é menos confiável do que o que seus concorrentes estão tentando criar, mas o resultado será um passo importante em todo o campo da computação quântica.
"Eles se envolveram em uma aposta e muitos acreditam que nunca terão sucesso", diz Hopkins.
Quanto às aventuras, startups como IonQ e D-Wave estão apostando em tecnologias de ponta, como captura de íons e recozimento quântico. Simplificando, eles tentam de maneiras diferentes obter maior desempenho e estabilidade de cada qubit, usando métodos completamente novos.
"Isso nos permite criar um computador quântico que resolve problemas complexos e progride continuamente nisso", disse Mark Johnson, vice-presidente de negócios e design de desenvolvimento e desenvolvimento de processadores e produtos quânticos da D-Wave.
O especialista em tecnologia quântica da IBM passeia pelo IBM Q Computing Center no Thomas J. Watson Research Center em Yorktown Heights, Nova York. Foto: Connie Zhou para IBMStartups quânticas
O aumento na computação quântica provocou uma onda de interesse dos investidores em startups relacionadas. Segundo Robert Syutor, da IBM, existem cerca de 100 startups no mundo de software quântico, hardware e até consultoria. Isso é pequeno comparado ao enorme mercado de startups, mas muito mais do que antes.
"Estou neste negócio há muito tempo, desde o início", disse Monroe, da IonQ. - Durante muito tempo, ele estava em sua infância, até 5 a 8 anos atrás, atraiu a atenção e atraiu enormes investimentos. Ficou claro que chegara a hora.
Chris Monroe, CEO e co-fundador da IonQ, uma startup de computação quântica. Foto: IonQAlguns, como Rigetti, estão prontos para lutar em pé de igualdade com os titãs técnicos, esmagando seus próprios chips quânticos e sofisticados sistemas de computação quântica.
"Essa é a base de nossos negócios", disse Betsy Masiello, vice-presidente de produtos da Rigetti. - No espaço quântico, existem muitas empresas que trabalham com aplicativos de software no campo da computação quântica. Fabricamos microcircuitos e construímos sistemas de computação. ”
Matthew Kinsella, diretor da Maverick Ventures, diz estar otimista com o campo da computação quântica. Sua empresa chegou ao ponto de investir na ColdQuanta, uma empresa que fabrica equipamentos usados em sistemas quânticos. Em cinco a dez anos, ele espera que os computadores quânticos superem os sistemas atuais. Maverick Ventures fez uma aposta a longo prazo.
“Eu realmente acredito na computação quântica, embora possa demorar mais do que o esperado antes que um computador quântico se torne melhor do que um computador tradicional para as tarefas diárias. Provavelmente, nos próximos anos, obteremos os benefícios dos computadores quânticos na solução de problemas de pequena escala ”, disse Kinsella.
Laboratório de Sistemas 2000Q da D-Wave. Foto: D-WaveKinsella, como os analistas com quem conversamos, antecipando o chamado "inverno quântico". Pode haver uma agitação nos computadores quânticos, mas as pessoas estão se tranquilizando, alertam os especialistas. Os carros ainda não são perfeitos, e levará anos até que os investidores vejam os resultados.
Em perspectiva
Mesmo além da superioridade quântica, os especialistas garantem que ainda há espaço para computadores e supercomputadores tradicionais. Até então, ainda há um problema a ser resolvido com custo, tamanho, confiabilidade e poder de processamento antes que possamos discuti-lo.
"Você deve respirar", disse o analista Briss. "Há muitas coisas interessantes que levam tempo nesta área." Este é um conglomerado de física, ciência da computação e, francamente, análise científica. Não precisaríamos estudar isso se soubéssemos todas as respostas, mas no futuro teremos uma grande quantidade de trabalhos de pesquisa ".
Computador Quantetti Rigetti. Foto: RigettiNo entanto, para muitos, é claro que este é o futuro. Assim como os fabricantes do primeiro computador mainframe não perceberam que isso levaria a um aumento no número de smartphones portáteis do tamanho da palma da mão. Um computador quântico pode ser o primeiro passo em um caminho totalmente novo.
Poucos, como o vice-presidente de governança corporativa da Microsoft, Todd Holmdahl, estão otimistas o suficiente para dizer que isso pode ser mais significativo do que a inteligência artificial e o aprendizado de máquina atualmente. Ele costumava dizer aos filhos que eles deveriam fazer o que eles amam e que sempre podem conseguir emprego no campo da inteligência artificial. Agora ele dirá o mesmo sobre a computação quântica.
“Esta é uma área que se desenvolverá. Precisamos de pessoas para preenchê-lo e não deixar murchar ”, disse Kholmdal. "Ele desempenha um papel importante para a nossa geração, tornando possível criar coisas incríveis no futuro."