Google Sycamore: o computador quântico do Google

A “supremacia quântica” foi atingida, diz a Google. Após especulações, rumores e vazamento de documentos, a empresa americana anunciou oficialmente, no fim de 2019, que alcançou parâmetros inéditos na história da computação. Trata-se do Google Sycamore, um computador quântico extremamente potente, mantido em um tubo de refrigeração e capaz de resultados que já lhe dão o título de supercomputador mais rápido do mundo.

No horizonte da computação quântica estão promessas de grandes mudanças para a sociedade. São avanços na medicina, com a manipulação de reações químicas complexas, necessidade de alterações radicais nos padrões de criptografia, além de transformações e possibilidades que ainda não conseguimos mensurar.

Neste artigo você vai entender o que significa a computação quântica, o que os computadores quânticos conseguem fazer que as máquinas tradicionais não podem e, por fim, o que significa o feito do Google Sycamore. Confira abaixo!

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O que é computação quântica?

Em primeiro lugar, antes de chegarmos ao Google Sycamore, é preciso voltar ao conceito de computação quântica e de como esses processadores funcionam.

Ainda com todo o avanço tecnológico das últimas décadas, podemos refletir sobre quais são as barreiras encontradas pelas máquinas atuais. Como e quando as próximas gerações de computadores vão afetar a nossa vida? Nesse debate, são os computadores quânticos que aparecem como parte da resposta para muitos questionamentos.

A computação quântica tem esse nome porque faz uso de teorias e leis da mecânica quântica. Entre elas está a superposição, um dos seus princípios fundamentais. Essa propriedade diz respeito à capacidade de uma partícula subatômica estar em mais de um estado ao mesmo tempo. 

Na computação tradicional, a linguagem que constitui e fundamenta tudo são os códigos binários. Nesse padrão, cada unidade de informação é conhecida como “bit” e só pode existir em um dos dois estados: 0 ou 1.

A computação quântica, em certa medida, rompe com esse conceito, introduzindo o quantum bit (ou apenas qubit). Na realidade, o qubit também é composto pelos dois estados “0” e “1”. Entretanto, ele também pode existir em um terceiro estado, que é a superposição dos outros dois. Ou seja, existe como 0 e 1 simultaneamente. 

Em entrevista ao site Wired, o físico Alexey Fedorov, pesquisador do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, explica que uma maneira eficaz de entender o qubit é visualizando uma “esfera imaginária”. Enquanto o bit clássico poderia estar apenas em um dos dois pólos, o qubit pode ser encontrado em qualquer ponto da esfera.

Segundo Fedorov, essa capacidade de superposição dos qubits abre espaço para criar “estados não-triviais de uma grande quantidade de qubits correlacionados, chamados de estados emaranhados”.

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Do que os computadores quânticos são capazes?

Em termos mais práticos e menos técnicos, essa característica dos qubits garante principalmente que um computador quântico consiga armazenar uma quantidade muito superior de informação utilizando uma quantidade significativamente menor de energia do que demandaria uma máquina tradicional.

Esses computadores conseguem encarar tarefas como resolver problemas matemáticos muito complexos, já que operam baseados em princípios diferentes dos que conhecemos. Eles são capazes, por exemplo, de encontrar números primos bem extensos com muito mais facilidade.

Esse exemplo está ligado diretamente com a criptografia, que faz uso dos números primos na criação de suas chaves. Tudo indica que computadores quânticos serão capazes de quebrar toda a criptografia como ela existe hoje em dia. Visando esse risco, pesquisadores já estão tentando desenvolver tecnologias que sejam mais resistentes. Além disso, é possível que sistemas mais seguros também utilizem criptografia baseada em princípios da mecânica quântica.

Outro uso para os computadores quânticos que move muitos pesquisadores é a possibilidade de manipular reações químicas complicadas. Em 2016, engenheiros da Google já conseguiram utilizar a computação quântica para simular uma molécula de hidrogênio, por exemplo. A expectativa do uso dessas máquinas em laboratórios químicos tem em vista aplicações e inovações principalmente para o campo da medicina.

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Google Sycamore: supercomputador mais rápido do mundo

Foi no dia 20 de setembro que o que já era rumor foi revelado pela primeira vez. Um funcionário da Nasa envolvido no projeto do Google Sycamore publicou por alguns instantes no site da agência americana um estudo que demonstrava os feitos inéditos da empresa. O projeto foi apresentado oficialmente um mês depois.

De acordo com a Google, o Sycamore foi capaz de resolver uma questão matemática de extrema complexidade em 200 segundos. Ainda segundo a empresa, o computador mais rápido desenvolvido até então levaria nada menos que 10 mil anos para conseguir encontrar a solução para o mesmo problema.

O modelo de comparação ao qual a Google se refere é o Summit, supercomputador da IBM, empresa que também trabalha com soluções em computação quântica. A IBM contesta a metodologia utilizada pelo Google e diz que a estimativa da gigante americana não é precisa.

Em uma publicação em seu blog intitulada Sobre “supremacia quântica” (assim, entre aspas), a IBM também discorda da definição dada pela própria Google sobre a sua empreitada.

De acordo com o artigo, não faz sentido falar em supremacia “primeiro porque os próprios parâmetros de definição de supremacia quântica não foram atingidos. Mas, fundamentalmente, porque computadores quânticos jamais irão reinar “supremos” em detrimento de computadores clássicos, mas vão trabalhar em conjunto, uma vez que cada um tem seus potenciais”.

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Chips do Google Sycamore abaixo de zero

Como você já deve suspeitar, o Google Sycamore em nada se parece com uma máquina tradicional. Principalmente porque a computação quântica exigem um sistema de resfriamento extremamente sofisticado e avançado, já que qualquer oscilação mínima na temperatura pode alterar os resultados.

Os chips são mantidos dentro de um tubo metálico que mantém a temperatura em um nível abaixo do vácuo espacial, algo em torno de -273ºC. Uma parafernália com dezenas de cabos também compõem o sistema que marcou o início de um novo capítulo na história da computação.

Toda essa dificuldade por trás da estabilização dos qubits indicam que a computação quântica ainda deve continuar no campo da pesquisa por um certo tempo, e que a linguagem binária tradicional continuará prevalecendo.

A Google rebate as críticas sobre a funcionalidade do Google Sycamore. Em uma coletiva de imprensa, Hartmut Neven, engenheiro e diretor da empresa, afirmou que “é por isso que gostamos de comparar com um momento do Sputnik. O Sputnik também não fez muito além de circular a Terra. Mesmo assim, marcou o começo da era espacial”.

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