IBM anuncia computador quântico de 1 mil qubit em 2023

A IBM acredita estar a caminho de construir um processador quântico com mais de 1.000 qubits – e algo entre 10 e 50 qubits lógicos – no final de 2023. Em comunicado assinado por Jay Gambetta, vice-Presidente da IBM Quantum, a empresa anuncia que publicou seu roadmap para o futuro de seu hardware de computação quântica, de acordo com o TechCrunch.

“Queremos construir um computador quântico em grande escala. O computador quântico do futuro assumirá onde os computadores clássicos falham, controlando o comportamento dos átomos para executa aplicativos revolucionários em todas as indústrias, o que nos permite gerar materiais que mudarão o mundo ou transformarão a forma como fazemos negócios”, Jay Gambetta, IBM Fellow e VP da IBM Quantum.

Atualmente, os processadores quânticos da empresa chegam a 65 qubits. Em 2021, a empresa pretende apresentar o processador IBM Quantum Eagle de 127 qubit e, ainda, uma máquina de 433 qubit em 2022.

Para chegar a este ponto, a IBM também está construindo um refrigerador de diluição completamente novo para abrigar esses chips maiores, bem como a tecnologia para conectar múltiplos dessas unidades para construir um sistema semelhante às arquiteturas multi-core atuais em chips clássicos.

Montagem da nova máquina

Gambetta diz que acredita que o roadmap os levará dos dispositivos de pequena escala do presente para os dispositivos de milhões de qubits do futuro. “Nossa equipe está desenvolvendo um conjunto de processadores escaláveis, cada vez maiores e melhores, com um dispositivo de mais de 1000 qubits, chamado IBM Quantum Condor, visando o final de 2023.

Para acomodar dispositivos ainda mais massivos além do Condor, estamos desenvolvendo um refrigerador de diluição maior do que qualquer um atualmente disponível no mercado”, escreveu no comunicado.

Dario Gil, Diretor de Pesquisa da IBM, disse ao TechCrunch que a empresa fez uma escolha deliberada ao anunciar esse roadmap, e ele o comparou ao nascimento da indústria de semicondutores.

“Se você olhar para a diferença do que é necessário para construir uma indústria em oposição a fazer um projeto ou experimentos científicos e levar um campo adiante, temos uma filosofia de que o que precisávamos fazer é construir uma equipe que fizesse três coisas bem, em termos de culturas que precisam se unir. E essa seria uma cultura da ciência, uma cultura de roadmap e uma cultura agile”, disse Gil.

De acordo com o site, ele argumenta que para alcançar o objetivo final da indústria quântica, ou seja, construir um computador quântico tolerante a falhas em grande escala, a empresa poderia ter seguido dois caminhos diferentes. O primeiro seria mais como o programa Apollo, onde todos se reúnem, trabalham em um problema por uma década e então todas as peças diferentes se juntam para esse momento de descoberta.

“Uma filosofia diferente é dizer, ‘o que você pode fazer hoje’ e colocar a capacidade para fora”, disse ele. “E então ter feedback direcionado ao usuário, que é uma cultura agile, como um mecanismo para continuar a entregar a uma comunidade e construir uma comunidade dessa forma, e você tem que traçar um roteiro de progresso. Acreditamos firmemente neste último modelo. E isso em paralelo, você tem que fazer a ciência, o roadmap e o feedback e colocar as coisas para fora”.

Evolução da indústria

O profissional também argumenta que com maior investimento e amadurecimento do segmento, é importante “começar a ter mecanismos de coordenação e de sinalização para que não estejamos alocando recursos de forma totalmente incorreta e permitamos que todos façam sua parte”.

Ele também argumenta que a indústria chegou ao ponto em que o grau de complexidade aumentou tanto que os participantes individuais não podem mais fazer tudo sozinhos. Por sua vez, isso significa que vários participantes do ecossistema podem agora se concentrar em se especializar e descobrir no que são melhores, diz o site.

A mais importante – e ambiciosa – dessas melhorias de desempenho que a IBM está tentando executar, diz o site, é reduzir a taxa de erro de cerca de 1% hoje para algo próximo a 0,0001%. Mas olhando para a trajetória de onde suas máquinas estavam há poucos anos, esse é o número para o qual a linha está apontando, segundo a publicação.

Mas isso é apenas parte do problema. “Conforme você fica mais rico e sofisticado com essa tecnologia, cada camada da pilha de inovação acaba se tornando quase como um campo infinito”, observa Gil. Isso é verdade para a indústria de semicondutores e talvez ainda mais para a quantum.

E à medida que esses chips se tornam mais sofisticados, eles também ficam maiores – e isso significa que mesmo a geladeira de 3 metros que a IBM está construindo agora não será capaz de conter mais do que talvez um milhão de qubits, diz o site.

Nesse ponto, você deve construir as interconexões entre essas câmaras (porque quando o resfriamento de uma câmara sozinha leva quase 14 dias, você não pode realmente experimentar e iterar a qualquer velocidade apreciável). Construir esse tipo de “intranet quântica”, como Gil a chama, não é nada trivial, mas será a chave para construir máquinas maiores e interconectadas.

E essa é apenas uma das muitas áreas onde as invenções ainda são necessárias – e ainda pode levar uma década antes que esses sistemas funcionem como esperado, de acordo com o TechCrunch.

“Estamos perseguindo todas essas frentes em paralelo”, disse Gil. “Estamos fazendo investimentos com horizontes onde o dispositivo e a capacidade virão daqui a uma década […], porque quando você tiver esse problema e só começar então, nunca vai chegar lá”. Enquanto a empresa – e seus concorrentes – trabalham para construir o hardware, também há muitos esforços para construir a pilha de software para computação quântica.

“Quando [os desenvolvedores] chamam uma função e agora ela vai para a nuvem, o que vai acontecer nos bastidores? Haverá bibliotecas de circuitos quânticos e haverá uma enorme quantidade de inovação, criatividade e propriedade intelectual nesses circuitos”, explicou Gil. “Já estamos, nós mesmos, operando mais de um bilhão de circuitos quânticos por dia do mundo externo – mais de um bilhão por dia. […] O futuro será onde trilhões de circuitos quânticos serão executados todos os dias em hardware quântico nos bastidores por meio desses serviços habilitados para nuvem incorporados em aplicativos de software”.