Amazon, IBM e Microsoft correm para trazer acesso global à computação quântica

Publicado em 5 de janeiro de 2021 por allan

A computação quântica poderia ajudar empresas sem orçamentos de bilhões de dólares a projetar superpilhas, criar produtos químicos complexos e compreender o universo.

No mundo inebriante da computação quântica, há uma corrida em andamento. Em todo o mundo, gigantes da tecnologia estão construindo suas próprias máquinas e acelerando para torná-las disponíveis para o mundo como um serviço de computação em nuvem. Na competição: IBM, Google, Microsoft, Intel, Amazon, IonQ, Quantum Circuits, Rigetti Computing e a mais nova a desvendar seus planos de computação quântica, Honeywell.

Todos estão competindo para mostrar sua capacidade nascente de lidar com uma nova classe de problemas computacionais complexos.

Se um jogador progredir, poderá lucrar com uma revolução da computação, da mesma forma que a IBM fez com os computadores pessoais e a Apple com os smartphones. Os computadores quânticos não substituem as máquinas convencionais, mas podem oferecer inovações impossíveis para os computadores clássicos, incluindo o desenvolvimento de novos materiais, a redução do tráfego da cidade ou a entrega de pacotes de uma frota de caminhões com mais eficiência.

A empresa analista Tractica espera que os gastos com computação quântica aumentem de US $ 260 milhões em 2020 para US $ 9,1 bilhões até o final da década.

Então, quem está na liderança? “Depende da semana ou do mês”, disse Dan Garrison, arquiteto de tecnologia na prática quântica da consultoria Accenture. Ele diz que os jogadores da nuvem quântica são todos pescoço a pescoço.

As empresas de computação quântica embarcaram em uma jornada de vários anos para aumentar a contagem de qubits, os elementos fundamentais do processamento de dados quânticos, e para diminuir as taxas de erro que hoje limitam a sofisticação da computação quântica. Enquanto os computadores convencionais armazenam dados como bits que podem ser 0 ou 1, os qubits podem armazenar um estado muito mais complexo que combina 0 e 1. Esse design, em princípio, permite que os computadores quânticos explorem muito mais soluções para um possível problema de computação de uma vez .

Mas os computadores quânticos são assustadoramente caros e difíceis de construir e operar. Mesmo grandes esforços construíram apenas algumas máquinas após anos de trabalho e são normalmente executados por muitos pesquisadores altamente especializados. Pelo menos em um futuro previsível, você provavelmente terá acesso a eles com um serviço de computação em nuvem.

Competição de nuvem quântica

Alguns pesquisadores e empresas estão começando hoje, com 225.000 pessoas experimentando programação de computadores quânticos no serviço de nuvem IBM Quantum Experience. E mais de 100 empresas estão pagando por seu serviço premium IBM Q, que concede acesso aos especialistas da empresa e também ao seu hardware.

“Temos uma frota de 15 desses computadores na nuvem”, disse Jamie Garcia, líder de aplicativos quânticos da IBM. Eles estão todos atualmente em Nova York, mas a Alemanha e o Japão receberão cada um depois que a IBM assinar acordos com os governos desses países. A Big Blue tem mostrado uma réplica em escala real de seu IBM Q System One, um computador quântico de 53 qubit, para ajudar a convencer o mundo de que a tecnologia é real.

A réplica da IBM é uma construção reluzente de fios dourados e placas eletrônicas de cobre penduradas dentro de uma cúpula de vidro como uma espécie de lustre de alta tecnologia. Ele mostra os cérebros do hardware de computação quântica da IBM, uma tela apoiada por um mini data center banhado por uma luz azul futurística.

O Google ainda não tem um serviço de nuvem, mas planeja adicionar um. Mencionou seus planos em 2019, quando afirmou ter alcançado a “supremacia quântica”, momento em que um computador quântico resolve um problema impossível para as máquinas convencionais.

A Amazon planeja oferecer computação quântica por meio do maior serviço em nuvem do planeta, Amazon Web Services. O Amazon Braket, agora disponível em uma versão preliminar inicial, permitirá que pesquisadores e desenvolvedores experimentem computadores quânticos da D-Wave, IonQ e Rigetti. A Amazon também está explorando computadores quânticos produzidos em massa por meio de seu novo Center for Quantum Computing.

Também em 2019, a Microsoft anunciou seu serviço de nuvem Azure Quantum, com planos de oferecer computadores quânticos dos parceiros Honeywell, IonQ e QCI em uma prévia privada nos próximos meses. O Azure só perde para a AWS em computação em nuvem hoje. A Microsoft planeja construir seu próprio hardware de computação quântica também.

A Rigetti, uma startup de computação quântica, lançou seus Quantum Cloud Services em 2018.

Os desenvolvimentos “tornarão mais fácil para mais empresas começar a se envolver com a computação quântica”, disse Garrison, da Accenture. “Não vamos acordar uma manhã e viver em um admirável mundo novo de computação quântica.”

Para que serve a computação quântica?

Embora os benefícios dos computadores quânticos sejam principalmente teóricos hoje, o Google espera poder oferecer um serviço para aqueles que precisam de números verdadeiramente aleatórios – uma parte fundamental da criptografia para manter as mensagens e transações seguras.

À medida que os computadores e algoritmos amadurecem e a experiência se espalha, os defensores dos computadores quânticos estão ansiosos para enfrentar os desafios além do alcance das máquinas clássicas.

“Estamos usando o quantum para resolver partes realmente importantes dos problemas em torno da química, ciência dos materiais e serviços financeiros”, disse Garcia da IBM.

As simulações de química quântica são particularmente interessantes, uma vez que simular estruturas atômicas em escala quântica é impossível além de moléculas simples, e melhores ferramentas podem oferecer benefícios do mundo real, como fertilizantes mais baratos, melhores baterias de carros elétricos e painéis solares mais poderosos.

Entre outros exemplos:

A computação quântica, no entanto, não pode acelerar todos os problemas de computação.

“Não vai substituir os computadores clássicos”, disse Garrison, da Accenture. “Em vez disso, será usado para resolver problemas muito específicos.”

Desafios quânticos

Outro enorme obstáculo ao uso de computadores quânticos é simplesmente que as pessoas não sabem como. É por isso que parte da corrida da nuvem quântica envolve ferramentas para criar e executar software quântico, incluindo o Qiskit da IBM, o Kit de Desenvolvimento Quantum da Microsoft e a ferramenta Cirq do Google.

Ensinar a próxima geração de cientistas da computação sobre computação quântica é crucial, razão pela qual a IBM oferece tutoriais do YouTube e um livro de código aberto já em uso nas universidades, e Qiskit é projetado para acomodar linguagens de programação que os desenvolvedores já conhecem, como Python, disse Garcia.

Os computadores quânticos de hoje são tipicamente enormes e desajeitados. Os cabos reluzentes e cuidadosamente encaminhados parecem de alta tecnologia, mas são na verdade objetos enormes, feitos à mão, em contraste com os chips miniaturizados produzidos em massa que alimentam os computadores clássicos. As máquinas IBM e Google devem ser resfriadas a uma fração de grau acima do zero absoluto, mais frio do que o espaço interestelar. Isso evita que a energia do mundo exterior perturbe os qubits supersensíveis e estrague seus cálculos.

Um banco de computadores e outro hardware personalizado controla o computador quântico, enviando instruções e lendo os resultados com pulsos de micro-ondas cuidadosamente construídos através dos cabos em loop do lustre.

A prioridade da IBM é dobrar a cada ano seu “volume quântico”, uma medida que combina a contagem de qubit com outros fatores, como por quanto tempo eles podem ser usados antes que as taxas de erro atrapalhem um cálculo. A maioria das outras empresas não adotou o volume quântico como parâmetro de desempenho, mas aquela que o fez, a Honeywell, prometeu em março aumentar seu volume quântico em um fator de 10 a cada ano, superando a IBM.

“Isso aumenta meu cronograma quântico em cerca de cinco anos”, disse Patrick Moorhead, analista da Moor Insights and Strategy, sobre a promessa da Honeywell. “Talvez mais.”

Com os gigantes da tecnologia e desenvolvedores entrando no ringue, esse cronograma deve continuar avançando. E à medida que IBM, Amazon, Google, Microsoft e outros competem para tornar os recursos que possuem acessíveis a mais e mais organizações por meio da nuvem, os benefícios da computação quântica se aproximarão do uso diário.