Google quer computador quântico livre de erros

Após ser a primeira empresa a demonstrar a supremacia quântica, o Google anunciou nesta terça, 18, que pretende construir até o final da década de 20 um computador quântico funcional de larga escala. A empresa tornou pública durante o Google I/O, seu evento para desenvolvedores, sua intenção para chegar até 2030 com uma máquina com livre de erros e funcional para problemas reais. Para isso, a empresa apresentou seu novo centero de pesquisa em computação quântica, em Santa Barbara, na Califórnia.

O plano da empresa, que não deu muitos detalhes sobre o assunto, é ter uma máquina totalmente funcional para problemas da vida real – e estima que para isso, seja necessário um computador com 1 milhão de qubits, menor unidade de processamento de informação num equipamento do tipo. Em 2019, quando atingiu a supremacia quântica, expressão usada para indicar que um computador quântico resolveu um problema impossível de ser solucionado, a máquina do Google tinha 53 qubits. O feito de 2019 também envolvia um problema “artificial”, que não se aplica a nenhum desafio fora do laboratório, e que envolva algum problema da vida real.

O alto volume de qubits é necessário para a existência de uma máquina com um alto volume de “qubits lógicos” – em 1 qubit lógico vários qubits trabalham juntos e em redundância para oferecer resultados livres de erros. É algo que já acontece com os bits na computação clássica, em nossos celulares e PCs. Se uma máquina quântica tem uma alta taxa de erros, estima-se que as máquinas atuais tenham taxa de 1% de erro, ela não consegue resolver os problemas oferecidos a ela.

O anúncio do Google chega meses depois de a IBM, com quem a empresa disputa o topo do setor, ter anunciado um plano de desenvolvimento até 2023. Segundo ele, a empresa quer ter um chip de 1.000 qubits até 2023, com capacidade entre 10 e 50 qubits lógicos.

Trabalho pela frente

O Google não revela quanto será investido no projeto, mas estima-se que ele chegue às centenas de milhões de dólares. Entre equipes de hardware, software e de trabalho teórico, centenas de funcionários e pesquisadores estão envolvidos no projeto. A pesquisa de 2019, por exemplo, conta com 76 coautores, entre eles o brasileiro Fernando Brandão.

Há também grandes problemas de ordem técnica. Uma delas será desenvolver novos sistemas ou técnicas de resfriamento dos equipamentos. Os qubits são componentes difíceis de domar – eles mantém o estado de superposição, que permite os cálculos complexos, apenas por uma fração de segundos. Para que fiquem estáveis, precisam ser construídos com componentes supercondutores, que conduzem a corrente elétrica sem resistência e que não perdem energia. Além disso, o sistema deve funcionar em temperatura de -272,99ºC (ou 0,01 miliKelvin), muito perto do zero absoluto.

Atualmente dentro desses sistemas, cada qubit precisa de um cabo individual, que envia pulsos de microondas durante o processamento. À medida que o número de qubits aumenta, torna-se uma operação altamente complexa manter um fio para cada uma das unidades. Será preciso contornar isso.

Na semana passada, a Intel demonstrou ser possível resolver o problema, que é conhecido como “gargalo de interconexão ou fiação”. Em estudo publicado na revista Nature, a empresa conseguiu controlar dois qubits com um único fio. O desafio de todos os concorrentes no segmento é conseguir controlar um volume maior de qubits com um único cabo.