A China criou um computador quântico fotônico que os supercomputadores não conseguem alcançar, nem mesmo durante a existência do universo.

Cientistas chineses criaram uma nova versão do computador quântico fotônico Jiuzhang, apresentado pela primeira vez há seis anos. Esta é a quarta iteração do sistema, com um aumento de desempenho de uma ordem de magnitude. Em 2020, o Jiuzhang 1.0 demonstrou potencial para alcançar a supremacia quântica em testes sintéticos. O novo sistema realiza cálculos sintéticos em frações de segundo, um feito que os supercomputadores não seriam capazes de replicar durante toda a existência do universo.

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Assim como todas as plataformas anteriores, a plataforma “Jiuzhang 4.0” foi desenvolvida por uma equipe de cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China. De acordo com uma publicação na revista Nature e um preprint no arXiv, o sistema implementa o problema de Amostragem de Bósons Gaussianos (GBS), considerado um dos mais desafiadores para supercomputadores clássicos. Diferentemente dos computadores quânticos de uso geral, o “Jiuzhang 4.0” é um processador fotônico especializado, otimizado para uma classe estritamente definida de tarefas computacionais. Os pesquisadores afirmam que o dispositivo realiza cálculos ordens de magnitude mais rápidos do que qualquer sistema de computação clássico moderno, incluindo o supercomputador americano mais poderoso, El Capitan.

Tecnicamente, o Jiuzhang 4.0 utiliza 1024 estados quânticos de luz comprimidos de alta eficiência, distribuídos em uma arquitetura híbrida espaço-temporal, formando 8176 modos ópticos. Isso representa uma expansão radical em relação às versões anteriores: o Jiuzhang 3.0 operava com 255 fótons, enquanto o novo sistema é capaz de manipular estados quânticos de até 3050 fótons. A configuração é baseada em elementos ópticos não lineares, um esquema de interferência programável e um sistema de detecção de fóton único ultrassensível. O tempo de geração de um único resultado é de apenas 25,6 μs, permitindo a obtenção de amostras estatisticamente significativas quase instantaneamente. Essa escalabilidade foi possível graças à redução das perdas ópticas e à melhoria da sincronização dos canais de tempo, que por muito tempo foi a principal limitação da fotônica.plataformas.

Os autores do artigo afirmam que uma simulação clássica de um cálculo semelhante, usando o melhor método conhecido de matriz tensorial, exigiria até mesmo do supercomputador mais poderoso mais de 10⁴² anos — tempo suficiente para trilhões e trilhões de vidas do universo. Essa estimativa fundamenta as ambiciosas alegações de alcançar um novo patamar de supremacia quântica. No entanto, o Google foi o primeiro a fazer tais afirmações, e os cientistas chineses estão apenas seguindo seus passos.

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Mas não vamos julgar os sistemas quânticos com muita severidade com base apenas em seu desempenho em benchmarks. Nos últimos anos, até mesmo o problema da amostragem de bósons gaussianos encontrou aplicações práticas — modelagem de interações moleculares, incluindo dobramento de proteínas e síntese de RNA, teoria dos grafos, bem como reconhecimento de padrões e aprendizado de máquina. Aliás, o sistema “Jiuzhang 3.0” mencionado anteriormente demonstrou, em 2023, a capacidade de superar supercomputadores clássicos em tarefas de reconhecimento de padrões usando texto manuscrito de forma incrivelmente rápida. Portanto, os cientistas chineses têm muito do que se orgulhar — seu sistema pode lidar com mais do que apenas benchmarks; aplicações práticas também estão prestes a surgir em um futuro muito próximo.