Entenda como a IBM usou um computador quântico comercial na nuvem para demonstrar a vantagem quântica em apenas 19 segundos. Valdir Antonelli

O processador quântico Nighthawk r2, da IBM, realizou em 19 segundos uma tarefa computacional que pesquisadores estimam que levaria cerca de 110 anos em um supercomputador. O experimento foi feito por meio da plataforma de computação quântica em nuvem da empresa.

O teste utilizou a chamada amostragem de circuito aleatório (RCS), uma técnica usada para avaliar possíveis vantagens dos computadores quânticos sobre máquinas tradicionais. O estudo ainda não passou por revisão por pares e está disponível no arXiv.

Os pesquisadores disponibilizaram circuitos, amostras e código de análise para permitir que outros usuários testem o resultado. Imagem: Pedro Spadoni via ChatGPT/Olhar Digital

Nighthawk r2 foi colocado à prova

O Nighthawk r2 possui 120 qubits, a unidade básica de informação dos computadores quânticos, equivalente ao papel desempenhado pelos bits nas máquinas convencionais. Para o experimento, os pesquisadores selecionaram 61 deles e executaram circuitos aleatórios com complexidade crescente, chegando a 40 ciclos de operações.

O melhor resultado apareceu com 36 ciclos. Nessa configuração, o circuito utilizava 918 portas de dois qubits, operações que alteram e combinam os estados dessas unidades quânticas. Foi nesse cenário que o processador produziu 1 milhão de amostras em apenas 19 segundos.

O cálculo indicou que reproduzir as 1 milhão de amostras exigiria aproximadamente 1, 2 × 10²7 operações computacionais, um número gigantesco de cálculos individuais. A partir de uma estimativa mais conservadora do desempenho sustentado do Frontier, os pesquisadores chegaram a cerca de 110 anos de processamento.

Essa diferença precisa ser interpretada com cuidado. O cálculo depende do método escolhido para realizar a simulação e não representa um limite definitivo para a computação clássica.

O diferencial do teste está também na maneira como ele foi realizado. A equipe não utilizou um equipamento experimental calibrado especificamente para a pesquisa. Em vez disso, recorreu ao fluxo padrão da plataforma de computação quântica em nuvem da IBM.

Isso facilita a reprodução do experimento. Os pesquisadores disponibilizaram os circuitos, as amostras e o código usado na análise, permitindo que outros usuários testem os resultados.

Como surgiu a estimativa de 110 anos?

A comparação com os supercomputadores não veio de uma execução direta do mesmo programa em uma máquina clássica. Como isso seria impraticável, a equipe utilizou uma técnica chamada contração de redes tensoriais, usada para calcular quanto trabalho um computador tradicional teria de fazer para reproduzir o comportamento do processador quântico.

A demonstração coloca um processador quântico comercialmente acessível diante de um dos desafios da computação clássica. – Imagem criada por inteligência artificial (ChatGPT / Olhar Digital)

Resultado ainda será avaliado

Os próprios pesquisadores reconhecem que algoritmos mais eficientes podem reduzir o trabalho necessário para reproduzir o experimento. A conclusão do estudo, portanto, não é que computadores clássicos jamais conseguirão acompanhar o Nighthawk r2, mas que, nesse teste de desempenho, o processador quântico apresentou uma vantagem substancial.

A demonstração também se destaca por ter sido realizada em hardware comercialmente acessível, e não em um equipamento desenvolvido exclusivamente para laboratório. Para permitir que o trabalho seja conferido e reproduzido, os autores disponibilizaram:

Circuitos utilizados: mostram as configurações aplicadas ao processador durante o experimento;Amostras produzidas: permitem comparar os resultados de novas execuções com os obtidos pela equipe;Código de análise: reúne as ferramentas usadas para avaliar os dados do teste;

Execução em nuvem: demonstra que o experimento utilizou o fluxo padrão da plataforma, sem calibração específica.

O trabalho ainda precisa passar pela revisão por pares. Até lá, o resultado representa uma demonstração de vantagem quântica em hardware comercialmente acessível, mas suas conclusões continuam sujeitas à avaliação da comunidade científica.