IBM revelou planos para o desenvolvimento de computadores quânticos para os próximos 10 anos: sistemas com 100 mil qubits e valor comercial

No IBM Quantum Summit, os pesquisadores anunciaram o computador quântico Quantum System Two baseado em três processadores IBM Heron e compartilharam planos adicionais para dimensionar sistemas quânticos com redução de erros, bem como desenvolver software para eles. A IBM anunciou sua intenção de exceder o limite de 100.000 qubits. Se esses planos forem implementados, a IBM poderá criar a primeira plataforma do mundo para computação quântica universal.

Fonte da imagem: IBM

A computação quântica utiliza as propriedades das partículas subatômicas que lhes permitem estar em diferentes estados ao mesmo tempo. Graças a isso, as máquinas quânticas podem realizar um grande número de cálculos simultaneamente e potencialmente resolver problemas que vão além das capacidades dos computadores tradicionais. Mas os qubits nos quais os sistemas se baseiam são instáveis ​​e retêm os seus estados quânticos apenas por períodos de tempo muito curtos, introduzindo erros ou “ruído” nos cálculos.

Aproveitar o poder da mecânica quântica não é uma tarefa fácil. Os sistemas quânticos requerem temperaturas extremamente baixas, são de natureza frágil e suscetíveis à decoerência. A manipulação precisa de qubits e a medição de seus estados é um grande desafio e, para dimensionar com sucesso um sistema quântico, a taxa de erro deve ser reduzida de um em mil para um em um milhão.

A IBM disse que os novos avanços científicos em seus sistemas marcaram o fim da primeira fase experimental de desenvolvimento que durou os últimos sete anos. Esta fase viu a união de qubits suficientes para realizar cálculos, o desenvolvimento de formas de manipular qubits para medir praticamente seus estados e a criação dos primeiros algoritmos quânticos.

Segundo a IBM, a humanidade entrou agora na segunda fase. A pesquisa se concentrará no desempenho de hardware quântico, redução e correção de erros e testes de desempenho de aplicativos. Até o momento, a IBM publicou aproximadamente 2.595 artigos de pesquisa destacando suas ideias e avanços nesta área. Até o final de 2024, a empresa planeja estabelecer oito centros de computação quântica nos EUA, Canadá, Japão e Alemanha para garantir acesso generalizado ao Quantum System Two para pesquisadores.

A terceira fase deverá expandir a escalabilidade e fornecer correções de bugs. A IBM está confiante de que atingir o nível necessário de correção de erros está mais próximo do que se pensava anteriormente. Esta confiança baseia-se em novas pesquisas, em particular em novas tecnologias de interconexão que permitem um dimensionamento sem precedentes de sistemas quânticos com milhares de qubits.

O novo roteiro IBM Quantum detalha as tecnologias de software e hardware necessárias para alcançar a vantagem quântica, que permitirá que um sistema quântico resolva problemas que os computadores tradicionais não conseguem. Problemas não resolvidos em inteligência artificial, química, serviços financeiros, ciências da vida, física e investigação básica podem finalmente tornar-se solucionáveis, aproximando os resultados da humanidade. As marcas de verificação verdes no roteiro marcam os marcos já alcançados.

O próximo grande avanço na computação quântica deverá ser o processador Kookaburra em 2025, que atuará como o “bloco de construção básico” a partir do qual serão construídos sistemas escaláveis ​​com correção de erros em tempo real. A IBM disse que os pesquisadores também estão tentando usar sistemas quânticos para encontrar correlações em grandes quantidades de dados e resolver os chamados problemas de otimização que poderiam ajudar a melhorar os processos de negócios.

O roteiro atual da IBM descreve como um dos principais desenvolvedores de computação quântica verá o avanço do campo nos próximos dez anos. As expectativas de que os sistemas quânticos estarão próximos do uso comercial alimentaram uma onda de financiamento para a tecnologia nos últimos anos. Mas os sinais de que as aplicações empresariais estão aquém das expectativas levaram a alertas de um possível “inverno quântico” que enfraquecerá a confiança dos investidores e o apoio financeiro.

Os investigadores da IBM estão confiantes de que a computação quântica está a começar a demonstrar a sua relevância como uma ferramenta crítica de investigação. “Pela primeira vez, temos sistemas grandes e poderosos o suficiente para realizar trabalhos técnicos e científicos úteis”, disse o diretor de pesquisa da IBM Quantum, Dario Gil. Ele também observou que “vê uma base industrial muito saudável que está investindo em tecnologia” e que as empresas que usam sistemas quânticos da IBM como parte de suas atividades de P&D continuam a investir de forma “cíclica”.

«Levará algum tempo até passarmos do valor científico para, digamos, valor comercial, diz Jay Gambetta, vice-presidente de tecnologias quânticas da IBM. “Mas, na minha opinião, a diferença entre pesquisa e comercialização está cada vez menor.”