Canadenses criaram um análogo de um computador quântico feito com uma moeda de um centavo para resolver problemas de otimização.

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.