De todos os refrões comuns no mundo da computação, a frase “se apenas o software alcançasse o hardware” provavelmente teria uma classificação bem alta. E, no entanto, o software às vezes alcança o hardware. Na verdade, parece que desta vez, software pode ir tão longe quanto desbloquear computações quânticas para computadores clássicos. Isso é de acordo com pesquisadores do Centro RIKEN de Computação Quântica, Japão, que têm trabalho publicado em um algoritmo que acelera significativamente uma carga de trabalho de computação quântica específica. Mais significativamente, a própria carga de trabalho – chamada operadores de evolução temporal – tem aplicações na física da matéria condensada e na química quântica, dois campos que podem abrir novos mundos dentro do nosso.
Normalmente, um algoritmo aprimorado não seria completamente fora do comum; afinal, as atualizações estão por toda parte. Cada atualização de aplicativo, atualização de software ou atualização de firmware está essencialmente trazendo um código revisado que resolve problemas ou melhora o desempenho (espero). E algoritmos aprimorados são bons, como qualquer pessoa com uma placa gráfica da AMD ou da NVIDIA pode atestar. Mas vamos encarar: estamos acostumados a ficar desapontados com as atualizações de desempenho.
E ainda neste caso, os ganhos de desempenho são extraordinários. Verdadeiramente, os resultados dificilmente poderiam ser mais impressionantes. Por meio do algoritmo aprimorado (ele próprio um híbrido de métodos quânticos e clássicos), os futuros computadores quânticos podem se tornar mais simples do que pensávamos: eles serão capazes de resolver problemas maiores mais cedo do que esperávamos e a um custo menor. Mas os ganhos de desempenho não param por aí. Eles poderiam possibilitar que máquinas convencionais processassem os graus de complexidade que apenas um computador quântico supostamente poderia resolver.
“Os operadores de evolução temporal são enormes grades de números que descrevem os comportamentos complexos de materiais quânticos”, explicou Kaoru Mizuta, do RIKEN Center for Quantum Computing. “Eles são de grande importância porque fornecem aos computadores quânticos uma aplicação muito prática – melhor compreensão da química quântica e da física dos sólidos”.
A melhoria do algoritmo acaba com os computadores quânticos da técnica de trotterização implantados até agora – um já suspeito de ser insustentável para dimensionamento de longo prazo. Isso se deve ao fato de a técnica exigir um número enorme de portas quânticas, com cada porta exigindo um número variável de qubits programados para executar uma determinada função. Mesmo a Condor QPU (Unidade de Processamento Quântico) de 1.121 qubits da IBM, que deve ser lançada este ano, seria pressionada para habilitar tantos portões quânticos quanto o Trotterization espera exigir para cargas de trabalho que realmente significam algo na computação quântica. termos.
Não, a computação quântica não acontecerá em nossos smartphones. De certa forma, os refrigeradores supercondutores de hoje podem ser comparados aos ENIAC desde antes do surgimento dos microchips integrados. Ou ir desse ponto para o equivalente às CPUs mais rápidas de hoje ou às melhores GPUs. Esse é o caminho à nossa frente para o quantum – um onde o tiro inicial ainda soa.