Cientistas da Queen’s University em Kingston criaram uma máquina de Ising fotônica programável que opera à temperatura ambiente e permanece estável por horas. O sistema pode ser considerado um análogo de “custo irrisório” dos computadores quânticos da D-Wave, já que ambos resolvem problemas semelhantes de otimização combinatória. No entanto, a diferença de preço, confiabilidade e custos de manutenção entre o sistema da universidade e os da D-Wave é colossal, e não favorece esta última.
Fonte da imagem: Nature 2025
A plataforma dos cientistas é construída sobre um gerador de pulsos de luz optoeletrônico usando componentes disponíveis comercialmente para equipamentos de telecomunicações ópticas: lasers, moduladores de luz de niobato de lítio de filme fino, um amplificador óptico semicondutor e eletrônica de processamento de sinal digital. O sistema computacional é baseado no chamado modelo de Ising, que originalmente utilizava ímãs em miniatura, mas a configuração da universidade utiliza pulsos de luz.
O modelo de Ising permite resolver problemas complexos de otimização combinatória — principalmente o famoso problema do caixeiro-viajante, que exige encontrar a rota ideal para visitar um conjunto de endereços com custos de viagem mínimos. Mas também permite acelerar cálculos envolvendo particionamento de números e até mesmo síntese de proteínas. A solução surge da tendência natural (física) do sistema de minimizar a energia, que é a resposta para o problema. A execução de tais tarefas pela plataforma quântica criogênica da D-Wave e outras semelhantes é chamada de recozimento quântico.
O sistema da universidade faz o mesmo, exceto que cada um de seus elementos computacionais — um spin virtual — é representado por um pulso de luz em um circuito inteligentemente controlado. A tarefa é codificada pelos pulsos de luz e inserida no sistema, onde circulam até atingirem uma energia mínima, que se expressa como um trem de pulsos residuais na saída. O sistema opera com 256 spins, o que permite 65.536 conexões “todos para todos”. Os sistemas da D-Wave, que são milhões de vezes mais poderosos,Mais caro, tal escala é inimaginável.
Obviamente, isso não é viável para todas as tarefas, mas nada impede o desenvolvimento. Ao contrário das plataformas da D-Wave, a configuração proposta pelos cientistas opera em temperatura ambiente e permanece estável por horas, não apenas por milissegundos como os sistemas quânticos da D-Wave.
A máquina criada pelos cientistas alcançou desempenho recorde — mais de 200 GOPS (gigaoperações por segundo) para interações de spin e processamento não linear. O desenvolvimento abre caminho para um computador analógico prático, escalável e com baixo consumo de energia para otimização, logística, criptografia, desenvolvimento de medicamentos e computação neuromórfica.