Yonathan Cohen da Quantum Machines falando na conferência AQC25
Máquinas Quânticas
Um ingrediente vital para tornar os computadores quânticos verdadeiramente úteis podem ser os computadores convencionais. Essa foi a mensagem de uma reunião de investigadores este mês, que explicou que os computadores clássicos são vitais para controlar computadores quânticos, descodificar os resultados dos seus cálculos e até desenvolver novas técnicas para fabricar computadores quânticos no futuro.
Os computadores quânticos são feitos de qubits – objetos quânticos que podem vir na forma de átomos extremamente frios ou minúsculos circuitos supercondutores. Quanto mais qubits um computador quântico tiver, mais mais poderoso computacionalmente fica.
Mas os qubits são frágeis, por isso devem ser cuidadosamente calibrados, monitorados e controlados. Caso contrário, podem introduzir erros nos cálculos executados em um computador quântico ou tornar esses dispositivos ineficientes. Para controlar qubits, os pesquisadores recorrem a tecnologias de computação clássicas – que discutiram no Conferência AQC25 em Boston, Massachusetts, em 14 de novembro.
Organizado por Máquinas Quânticasque fabrica controladores para vários tipos diferentes de qubits, a conferência AQC25 reuniu mais de 150 pesquisadores, desde professores de computação quântica até CEOs de startups de IA. Ao longo de várias dezenas de apresentações, eles discorreram sobre o papel da computação convencional como uma tecnologia facilitadora – e às vezes o fator limitante – para o futuro da computação quântica.
De acordo com Shane Caldwellcientista da Nvidia, a expectativa é que um computador quântico tolerante a falhas para problemas úteis só será possível se for apoiado por uma infraestrutura de computação clássica em petaescala – a escala em que operam atualmente os supercomputadores tradicionais mais poderosos do mundo. Embora a Nvidia não fabrique seu próprio hardware de computação quântica, a empresa lançou recentemente um sistema para conectar processadores de computação quântica (QPUs) com GPUs tradicionais – os componentes de computador especializados que são comumente usados em aprendizado de máquina e computação científica de alto desempenho.
Mesmo quando um computador quântico está funcionando de forma eficiente, sua saída vem na forma de um conjunto de propriedades quânticas de seus qubits. Estes devem ser decodificados em formatos mais tradicionais para se tornarem úteis – novamente exigindo dispositivos de computação clássicos.
Pooya Ronagh da start-up 1Qbit, com sede em Vancouver, falou sobre essa decodificação e como isso significa que a velocidade dos computadores quânticos tolerantes a falhas será determinada pela velocidade operacional de seus componentes clássicos, como controladores e decodificadores. Em outras palavras, se uma máquina cara feita de hardware quântico altamente especializado precisa funcionar por alguns dias ou algumas horas para resolver um problema computacional pode se resumir às suas partes não quânticas.
Em outra apresentação, Benjamin Lienhard no Instituto Walther-Meissner de Pesquisa de Baixas Temperaturas, na Alemanha, discutiu como o uso de algoritmos tradicionais de aprendizado de máquina poderia tornar a leitura dos estados quânticos de qubits supercondutores mais eficiente. De forma similar, Mark Saffman da Universidade de Wisconsin-Madison relatou sobre usando redes neurais clássicas para melhorar a leitura de qubits feitos de átomos extremamente frios. Independentemente do tipo de qubit que estudam, os pesquisadores concordaram que os dispositivos não quânticos ajudarão esses qubits a se tornarem úteis.
da IBM Blake Johnson apresentado sobre os detalhes do decodificador de computação clássico que sua equipe está desenvolvendo como parte dos planos para construir um supercomputador quântico até 2029. Esse supercomputador usará um sistema não tradicional esquema de correção de errose a decodificação eficiente é um de seus maiores desafios.
“Com o passar do tempo, vemos que quanto mais clássica (computação) nos aproximamos das QPUs, mais podemos espremer o desempenho integrado do sistema a novos limites”, disse Yonathan Cohen em Máquinas Quânticas.
Os computadores tradicionais têm até um papel na avaliação do comportamento dos futuros computadores quânticos e de como eles serão construídos. Por exemplo, Medalha Izhar em uma start-up chamada Quantum Elements disse que as versões virtuais da empresa – ou “gêmeos digitais” – de computadores quânticos podem informar o design real do hardware.
O Aliança de Escala Quânticaco-liderado por Prêmio Nobel de 2025, John Martinistambém esteve representado na conferência. Ele exemplifica a importância do trabalho conjunto quântico e clássico. A aliança conecta construtores de qubit, empresas de computação tradicionais, como a Hewlett Packard Enterprise, e especialistas em simulações de materiais, como a empresa de software Synopsys.
A visão consensual da conferência foi clara: o futuro da computação quântica está a aproximar-se rapidamente, mas isso deve-se em parte aos especialistas que passaram as suas carreiras a trabalhar firmemente no mundo clássico.
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