O Sycamore do Google supera os melhores supercomputadores para alcançar a 'supremacia quântica'
A conquista é um marco importante na computação quântica, disseram os cientistas do Google.
Google- Sycamore é um computador quântico que o Google passou anos desenvolvendo.
- Como os computadores tradicionais, os computadores quânticos produzem código binário, mas o fazem ao mesmo tempo que utilizam fenômenos únicos da mecânica quântica.
- Provavelmente levará anos antes que a computação quântica tenha aplicações na tecnologia cotidiana, mas a recente conquista é uma importante prova de conceito.
Um computador quântico desenvolvido pelo Google alcançou ' supremacia quântica 'depois de levar 200 segundos para resolver um problema complexo que a empresa diz que um supercomputador levaria 10.000 anos para resolver.
Em um postagem do blog publicado na quarta-feira, os cientistas do Google descreveram a conquista como um 'marco importante' na computação quântica, que demonstra que os projetos da empresa estão 'indo na direção certa'. Ainda assim, o sucesso do computador quântico do Google, apelidado de Sycamore, não significa que todos iremos mudar para computadores quânticos tão cedo. Em parte, isso ocorre porque o termo 'supremacia quântica' é um tanto enganoso.
Mas, primeiro, uma rápida olhada em como funcionam os computadores quânticos.
Como os computadores quânticos diferem dos computadores tradicionais
Como os computadores tradicionais, os computadores quânticos produzem código binário para executar funções de computação. Mas, em vez de usar transistores para representar uns e zeros, como fazem os computadores tradicionais, os computadores quânticos como o Sycamore usam bits quânticos, ou 'qubits'.
Qubits são peças extremamente pequenas de hardware que agem como partículas subatômicas, utilizando fenômenos quânticos como emaranhamento, superposição e interferência. Qubits podem representar uns e zeros. Mas, graças à superposição, os qubits também são capazes de representar vários estados ao mesmo tempo, o que significa que eles podem fazer cálculos muito mais rápido do que os computadores tradicionais. Isso é o que ajudou Sycamore recentemente a superar um supercomputador.
Sycamore alcançou a 'supremacia quântica', que ocorre quando um computador quântico pode fazer algo que um computador tradicional não pode. Para passar neste benchmark, os engenheiros do Google colocam Sycamore contra o supercomputador líder mundial, Summit, que está localizado no Oak Ridge National Laboratory, no Tennessee.
'A Summit é atualmente o principal supercomputador do mundo, capaz de realizar cerca de 200 milhões de bilhões de operações por segundo', escreveu William Oliver, físico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em um Artigo 'Notícias e Visualizações' para Natureza .
Mas a competição entre Sycamore e Summit envolveu uma tarefa altamente específica, que foi projetada especificamente para dar uma vantagem competitiva a um computador quântico como Sycamore.
Derrotando o supercomputador líder mundial
A tarefa envolvia estimar a probabilidade de um processador produzir alguns 'bitstrings' com mais frequência do que outros. Conforme você continua a adicionar informações à equação, torna-se exponencialmente difícil para os computadores tradicionais realizarem os cálculos. (Você pode ler mais sobre o experimento aqui .)
'Realizamos um conjunto fixo de operações que emaranhados 53 qubits em um estado de superposição complexo', disse Ben Chiaro, um estudante de pós-graduação pesquisador do Grupo Martinis, que conduziu o experimento. Science Daily . 'Este estado de superposição codifica a distribuição de probabilidade. Para o computador quântico, a preparação desse estado de superposição é realizada aplicando uma sequência de dezenas de pulsos de controle a cada qubit em questão de microssegundos. Podemos preparar e, em seguida, obter uma amostra dessa distribuição medindo os qubits um milhão de vezes em 200 segundos. '
'Para computadores clássicos, é muito mais difícil calcular o resultado dessas operações porque requer o cálculo da probabilidade de estar em qualquer um dos 2 ^ 53 estados possíveis, onde 53 vem do número de qubits - a escala exponencial é por isso que as pessoas estão interessadas em computação quântica para começar ', disse Brooks Foxen, outro estudante de pós-graduação pesquisador do Grupo Martinis. Science Daily . 'Isso é feito por multiplicação de matrizes, o que é caro para computadores clássicos, pois as matrizes se tornam grandes.'
Mas a natureza específica dessa tarefa levou alguns a questionar a utilidade de computadores quânticos como Sycamore.
'Uma crítica que ouvimos muito é que inventamos esse problema de benchmark planejado - [Sycamore] ainda não faz nada de útil', disse Hartmut Neven, diretor de engenharia do Google em um evento para a imprensa na quarta-feira. 'É por isso que gostamos de compará-lo a um momento Sputnik. O Sputnik também não fez muito. Tudo o que fez foi circular a Terra. No entanto, foi o início da Era Espacial. '
Uma prova de conceito para computação quântica
Embora possa levar décadas até que vejamos a computação quântica alimentando os dispositivos do dia a dia, o Sycamore serve como uma prova de conceito de que existe uma forma de computação que tem o potencial de ser muito superior à computação tradicional.
'Esta demonstração de supremacia quântica sobre os algoritmos clássicos líderes de hoje nos supercomputadores mais rápidos do mundo é realmente uma conquista notável e um marco para a computação quântica', escreveu Oliver em seu artigo para Natureza . “Sugere experimentalmente que os computadores quânticos representam um modelo de computação que é fundamentalmente diferente daquele dos computadores clássicos. Também combate as críticas sobre a controlabilidade e viabilidade da computação quântica em um espaço computacional extraordinariamente grande (contendo pelo menos os 253 estados usados aqui). '
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