Amazon anuncia ambiente para criação de algoritmos quânticos

Amazon anuncia ambiente para criação de algoritmos quânticos

Por Stephanie Kohn | 18 de Agosto de 2020 às 19h11
Divulgação/AWS

A Amazon anunciou na semana passada o Amazon Braket, um produto inteiramente gerenciado pela Amazon Web Service (AWS) que oferece um ambiente de desenvolvimento para explorar e criar novos algoritmos quânticos. Uma versão prévia do Braket foi lançado em dezembro do ano passado, mas agora é possível que alguns clientes AWS executem e testem algoritmos quânticos na nuvem para rodarem em computadores quânticos de fabricantes como D-Wave, IonQ e Rigetti.

De acordo com o site InfoQ, um fato que demonstra que a computação quântica ainda está em fase de adaptações é que as três fabricantes possuem processadores com abordagens radicalmente diferentes entre eles. O sistema da D-Wave utiliza o modelo de quantum annealing ao invés do modelo de quantum gate, que está sendo buscado por Google, Microsoft, IBM e outros.

O Quantum annealing permite ao D-Wave declarar um número mais alto de qubits em seus processadores, até 2048. Em comparação, o processador do Google, conhecido como Sycamore, tem "apenas" 53 qubits. Fica claro, então, que os dois diferentes conceitos de qubits não podem ser diretamente comparados. De fato, o Google recentemente declarou ter alcançado a supremacia quântica utilizando o Sycamore, o que significa que a empresa conseguiu fazer um cálculo que antes levaria 10 mil anos em apenas 3 minutos e 20 segundos.

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A Riggetti Computing está tentando construir uma arquitetura quântica que favorece a escalabilidade rápida. Por isto, foca na criação de processadores de 128 qubits. Já a IonQ utiliza uma abordagem baseada em uma arquitetura de "íons presos", que podem ser confinados e suspensos em campos eletromagnéticos. Desta forma, as máquinas são capazes de operar em temperatura ambiente e consequentemente podem ser menores por não precisarem de sistemas imensos de refrigeração.

Segundo a Amazon, a Volkswagen testou o Braket para obter "uma compreensão profunda do uso significativo da computação quântica em um ambiente corporativo". Outros pioneiros no uso da tecnologia incluem a empresa multinacional de energia Enel, a organização de biotecnologia Amgen, o Instituto de Computação Quântica da Universidade de Waterloo (Canadá) e a startup de aprendizado de máquina quântica Rahko, Qu & Co.

O Amazon Braket está disponível no leste e oeste dos Estados Unidos e deverá expandir em breve para mais regiões do país.

Sobre a Computação Quântica

Agora, vamos voltar alguns passos e relembrar como a Computação Quântica funciona.

O bit é a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou transmitida na computação tradicional. Na computação quântica em vez de bits, temos o Qubit, que usa as propriedades quase mágicas das partículas subatômicas e que podem estar em dois estados ao mesmo tempo.

Enquanto o bit é binário e pode assumir somente 2 valores, 0 ou 1, o Qubit pode ser 0, 1 ou ambos e ainda 0 e 1 sobrepostos. Sendo assim, o uso dos Qubits pode aumentar exponencialmente a capacidade de processamento de um dispositivo. Um processador com 2 Qubits, por exemplo, consegue analisar 8 combinações. Um de 3 Qubits analisa 16 combinações e assim sucessivamente e de forma exponencial. Isso dá ao CQ uma capacidade de fazer cálculos simultaneamente, ao contrário do computador tradicional, que faz apenas uma operação por vez.

Na prática, imaginem o seguinte: no processamento de um computador clássico, para acharmos a saída de um labirinto, o computador teria de percorrer cada caminho até o final para ver qual é o certo. Já no processamento quântico, o computador percorreria todos os caminhos de uma vez e acharia a saída quase que instantaneamente. Outro exemplo: enquanto o computador clássico percorreria todos os nomes de uma lista para encontrar o telefone de uma pessoa específica, o quântico leria todos os nomes de uma só vez e apresentaria na hora o solicitado.

Quem faz a leitura numérica dos bits são os transistores, aqueles pequeninos dispositivos eletrônicos que compõem os chips do processador e das memórias. Mas, cada transistor só interpreta um bit por vez. Então, mesmo com um número absurdo de transistores – um processador Pentium 4, por exemplo, tem 40 milhões deles –, o poder de cálculo dos modelos clássicos tem limites. Por isso que, se trocarmos os chips por átomos, a coisa muda.

Um CQ pode ser construído a partir de fótons, nêutrons, prótons, elétrons e pósitrons (partículas presentes no átomo), que substituem os cristais de silício e são capazes de processar informações de forma muito mais rápida, pois possuem velocidades próximas a da luz. Isso é ótimo por um lado, mas por outro gera um problema grande de superaquecimento, por isso que os computadores quânticos precisam estar em temperaturas baixíssimas, como perto do zero absoluto.

Desde 1981 os acadêmicos estudam a possibilidade de computadores quânticos e as questões a serem solucionadas, dentre elas como esfriar a máquina quântica sem precisar construir quase que um frigorífico gigante como sistema de refrigeração; como diminuir os erros de cálculos causados pelos ruídos de outras fontes de energia; como integrar a Computação Quântica a Computação Clássica; e como criar softwares para esta nova computação.

E por que tanta dedicação? Porque, na teoria, a computação quântica tem o potencial de resolver problemas além do alcance dos computadores clássicos. As descobertas científicas decorrentes dessa nova forma de processamento de dados podem transformar diversos setores; da saúde, com a descoberta de novos medicamentos, ao financeiro, por meio da otimização de portfólios.

Fonte: The Verge, InfoQ e VentureBeat

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