D-Wave alcançou supremacia quântica? Sim e não

Inform?tica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/03/2025

Sincronicidade

A fabricante de computadores qu?nticos D-Wave publicou um artigo na revista Science detalhando uma simula??o de um problema do mundo real que finalmente comprovaria a t?o procurada supremacia qu?ntica, ou vantagem qu?ntica, quando a computa??o qu?ntica atinge uma capacidade que n?o poderia ser igualada pelos computadores cl?ssicos.

Tudo parecia ser motivo para festas, com in?meras declara??es de especialistas da ?rea confirmando tratar-se de um feito hist?rico e, portanto, a ser comemorado.

Mas rapidamente a hist?ria est? tomando outros contornos.

Acontece que outra equipe, dos EUA e da It?lia, divulgou na segunda-feira (10) um trabalho mostrando que o ?nico problema ? que os computadores cl?ssicos n?o estavam rodando o melhor algoritmo. Embora ainda n?o tenham submetido seu trabalho ? revis?o dos pares, eles desenvolveram um modo de um supercomputador cl?ssico resolver um subconjunto do mesmo problema em pouco mais de duas horas, o que desqualificaria a reinvindica??o de supremacia qu?ntica.

Ent?o, vamos aos fatos.

D-Wave alega supremacia qu?ntica

A D-Wave foi a primeira empresa a lan?ar um computador realmente qu?ntico no mercado, h? mais de uma d?cada.

Em 2023, a D-Wave reivindicou a supremacia qu?ntica em problemas pr?ticos, ao resolver problemas de otimiza??o combinat?ria, que s?o comuns no mundo real e usados em v?rios campos, incluindo log?stica, roteamento de redes de computadores, aprendizado de m?quina e ci?ncia dos materiais.

Agora, a equipe da empresa trabalhou em um problema diferente, simulando a din?mica qu?ntica em materiais magn?ticos de grande interesse cient?fico e tecnol?gico, conhecidos como vidros de spin, um tipo de sistema desordenado de nano?m?s que interagem aleatoriamente entre si, gerando dois tipos de ordem magn?tica no material. Esses ?m?s apresentam o fen?meno da "frustra??o", o que significa que n?o se estabelecem em uma configura??o uniformemente ordenada quando a temperatura cai, e possuem caracter?sticas termodin?micas e din?micas distintas, que podem ser aproveitadas para in?meras aplica??es, de exames m?dicos ? computa??o.

O computador D-Wave dotado do processador qu?ntico Advantage2, o mais avan?ado da empresa, realizou a simula??o mais complexa do vidro de spin em quest?o de minutos e com um n?vel de precis?o que levaria quase 1.000.000 de anos usando um supercomputador cl?ssico. Al?m disso, seria necess?rio mais do que o consumo anual de eletricidade do mundo para resolver esse problema usando o supercomputador, que ? constru?do com unidades de processamento gr?fico (GPU).

"Este ? um dia extraordin?rio para a computa??o qu?ntica. Nossa demonstra??o da supremacia computacional qu?ntica em um problema ?til ? uma novidade na ind?stria. Todas as outras alega??es de sistemas qu?nticos superando computadores cl?ssicos foram contestadas ou envolveram gera??o aleat?ria de n?meros sem valor pr?tico," disse Alan Baratz, presidente da D-Wave. "Nossa conquista mostra, sem d?vida, que os computadores qu?nticos de recozimento da D-Wave agora s?o capazes de resolver problemas ?teis al?m do alcance dos supercomputadores mais poderosos do mundo. Estamos entusiasmados que os clientes da D-Wave possam usar essa tecnologia hoje para perceber valor tang?vel dos computadores qu?nticos de recozimento."

Algoritmo cl?ssico melhor

Por?m, antes que as rolhas de champanhe parassem de voar pelos escrit?rios da D-Wave, Joseph Tindall e colegas do Instituto Flatiron (EUA) e da Escola Internacional de Estudos Avan?ados (It?lia) divulgaram no reposit?rio arXiv um novo algoritmo para resolver a din?mica dos vidros de spin que permite resolver o mesmo problema em apenas 2 horas em um supercomputador cl?ssico - e n?o mais em 1.000.000 de anos.

"Tais din?micas foram simuladas recentemente usando o sistema Advantage2 da D-Wave e, ap?s extensa compara??o com m?todos num?ricos existentes, alegaram estar al?m do alcance da computa??o cl?ssica. Aqui, mostramos que, ao evoluir redes tensoras espec?ficas de grade com propaga??o de cren?a simples para acompanhar o entrela?amento gerado durante a evolu??o temporal e, em seguida, extrair valores de expectativa com variantes mais sofisticadas de propaga??o de cren?a, precis?es de ?ltima gera??o podem ser alcan?adas com recursos computacionais modestos," escreveram Tindall e seus colegas.

A equipe simulou os mesmos vidros de spin bidimensionais e tridimensionais, mostrando ser poss?vel alcan?ar o mesmo n?vel de precis?o usando recursos computacionais que escalam apenas linearmente com o tamanho do sistema, de modo que tais simula??es est?o prontamente dispon?veis usando o hardware da computa??o cl?ssica atual.

"No caso de redes cil?ndricas e de diamante, nossas simula??es alcan?am precis?es bem al?m daquelas do recozimento qu?ntico para tamanhos de sistemas grandes, enquanto no caso da rede c?bica dimerizada as precis?es s?o compar?veis," garante a equipe.

Assim, mesmo mantido e reconhecido todo o m?rito do processador qu?ntico da D-Wave, a alega??o de supremacia qu?ntica cai por terra.

Recozimento qu?ntico

Computadores qu?nticos, como os da IBM ou do Google, por exemplo, s?o m?quinas de uso geral, capazes de executar uma ampla variedade de algoritmos qu?nticos.

Para isso, os qubits s?o controlados por portas l?gicas, de modo semelhante aos computadores eletr?nicos, o que permite que eles sejam programados para rodar virtualmente qualquer tipo de algoritmo.

J? a m?quina da D-Wave usa um processo muito especial, conhecido como recozimento qu?ntico, no qual o processador realiza uma busca pela melhor solu??o poss?vel para um problema, representada pelo estado de menor energia de seus qubits - tamb?m ? poss?vel construir computadores de recozimento usando hardware cl?ssico.

No caso da simula??o dos vidros de spin, o processador come?a usando todos os seus qubits (cerca de 1.200 no Advantage2) para imitarem as part?culas que formam a rede at?mica do vidro de spin. Tudo come?a quando os qubits s?o postos em uma superposi??o de todas as solu??es poss?veis, o que corresponde a um estado de alta energia. O processo de recozimento consiste em ir ajustando precisamente os par?metros de cada qubit para que todos atinjam seu estado m?nimo, ou de baixa energia. O estado final conjunto corresponde ? solu??o do problema.

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