Conheça projetos inovadores de 3 startups de Computação Quântica

A Computação Quântica está em um ponto interessante. A inovação está prestes a se tornar madura o suficiente para começar a resolver problemas reais. Mas, assim como no início dos computadores pessoais, existem inúmeras empresas tentando diferentes abordagens na resolução dos problemas físicos que a tecnologia ainda apresenta. Porém, para falar de quem está fazendo e o que estão fazendo, vamos voltar alguns passos e relembrar como a Computação Quântica funciona.

Recapitulando

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.

Depois de muitos anos, contudo, alguns dos pontos citados acima já estão sendo bem endereçados pelo mercado. Três startups particularmente, a D-Wave, a IonQ e a Quantum Machines, estão com abordagens interessantes que merecem atenção. Veja abaixo o projeto de cada uma delas.

D-Wave

A startup é pioneira no segmento pois, desde 2011, comercializa computadores quânticos. O Google, por exemplo, foi um dos primeiros clientes da D-Wave. Eles compraram uma máquina quântica de 512 qubits por US$ 15 milhões, em 2013, para pesquisar soluções de problemas complexos de Inteligência Artificial, os chamados problemas de otimização.

A companhia, que já recebeu mais de US$ 200 milhões em investimentos, foi fundada pelo físico e empreendedor Geordie Rose, que também toca a Kindred AI, uma empresa que une a Inteligência Artificial a Computação Quântica com a missão de "construir máquinas com inteligência humana", e a Sanctuary AI, startup que quer "criar robôs que possam executar autonomamente trabalhos valiosos."

Desde a venda das primeiras máquinas, a D-Wave cresceu muito. Não apenas em estrutura, mas em desenvolvimento. Se no início gerou muito ceticismo, hoje é considerada uma das organizações mais promissoras e avançadas tanto no hardware quanto em softwares quânticos. Atualmente sua oferta de nuvem quântica é uma das mais proeminentes do mercado.

Desenvolvedores, pesquisadores e empresas conseguem acessar os computadores quânticos D-Wave 2000Q em tempo real via nuvem. A plataforma de cloud quântica, chamada de Leap, oferece ferramentas de ensino e aprendizagem, e amostras de código para que as organizações criem e implementem aplicativos quânticos.

"A computação quântica está pronta para transformar fundamentalmente a maneira como as empresas resolvem problemas críticos, levando a novas eficiências e profundo valor comercial em setores como transporte, finanças, produtos farmacêuticos e muito mais", disse Murray Thom, vice-presidente de software e serviços da D-Wave. “O futuro da computação quântica está na nuvem", finalizou.

Até o momento, mais de 200 aplicativos foram criados com o Leap. Os casos de uso incluem dobramento de proteínas, modelagem financeira, aprendizado de máquina (Machine Learning), otimização de rotas, entre outros. O Leap permite a programação em Python e é capaz de processar problemas de até 10 mil variáveis e devolver a solução em poucos segundos.

No entanto, embora o computador D-Wave 2000Q seja o computador quântico mais avançado do mundo, já que possui 2.000 Qubits, ele ainda não conseguiu demonstrar a supremacia quântica - coisa que o Google diz ter conseguido.

Basicamente a supremacia quântica consiste em diminuir ao máximo a taxa de erro nos cálculos feitos nos computadores quânticos. Como mencionado no início da matéria, as partículas quânticas são muito instáveis e diversos fatores podem interferir na atividade delas, como a temperatura do ambiente ou mesmo a presença de outras fontes de energia. O que o Google conseguiu fazer foi tornar o sistema quântico o mais estável possível, por meio de um design que evita a interação entre qubits próximos.

Para o final do ano, a D-Wave promete seu sistema de nova geração, o Advantage, que também poderá ser acessado via nuvem pelo Leap. Projetado para permitir o desenvolvimento de aplicativos quânticos comerciais, o novo CQ vai oferecer mais de 5000 qubits, conectividade de 15 bits e uma nova plataforma que, segundo eles, vai proporcionar mais ganhos de desempenho significativos e maior precisão da solução.

IonQ

A startup é tocada por Peter Chapman. O executivo era o diretor de engenharia da Amazon Prime antes de ingressar na IonQ, em 2019. Sob sua liderança, a empresa levantou uma rodada de financiamento de US$ 55 milhões no final do ano passado e que estendeu a outros US$ 7 milhões no mês passado. A empresa ainda firmou parceria com a Microsoft e a Amazon Web Services (AWS) para oferecer computação quântica na nuvem.

A aposta da empresa é uma tecnologia de "íons presos" (trapped ion, em inglês), o que torna relativamente fácil a criação de qubits e que, segundo a empresa, permite que ela controle as partículas. Na teoria, os íons ou partículas atômicas dos computadores podem ser confinadas 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. Quer dizer, a IonQ seria capaz de popularizar a tecnologia.

Mas, de acordo com a Reuters, a startup ainda peca no tamanho das máquinas. A empresa possui quatro computadores quânticos, cada um do tamanho de quatro geladeiras. Eles estão em operação na sede da empresa, em Maryland, e a companhia os aluga para acadêmicos e empresas.

Embora a empresa ainda não tenha uma receita substancial, existem clientes e países com os quais a startup disse que vai evitar fazer negócios, incluindo a China, informou o executivo à Reuters, em outubro do ano passado.

Quantum Machines

A startup atua de forma diferente das empresas anteriores, pois trabalha na construção de uma plataforma, que mistura hardware e software, capaz de ajudar os computadores quânticos a funcionarem melhor. A máquina possui três frentes: um front-end analógico com um processador de pulsação; um gerenciador de máquinas quânticas e a QUA, uma linguagem intuitiva de programação.

A própria empresa intitulou o hardware de "plataforma de orquestração quântica", pois permite controlar processadores quânticos de uma forma que os Computadores Clássicos nunca conseguirão.

"Trata-se de uma arquitetura nova e robusta que permite que os experimentos mais complexos e exigentes sejam executados imediatamente. Com um processador de pulsação dedicado, o hardware permite a manipulação avançada de vários Qubits, além de trazer uma latência de feedback ultra-baixa e alta escalabilidade", informa o site da empresa.

A Quantum Machines foi fundada por Itamar Siva, depois que ele obteve seu Ph.D em matéria condensada e física dos materiais no Instituto de Ciências Weizmann. Recentemente, a companhia levantou US$ 17,5 milhões em uma rodada série A.

As três startups farão apresentações no Disrupt 2020, evento de tecnologias inovadoras voltado a investidores e organizado pelo site TechCrunch, que será totalmente online, porém, com valores bem salgados para participação, a partir de US$ 245.

Fonte: TechCrunch