Pesquisadores Chineses Criam Supercomputador Quântico Movido a Circuito Óptico

Uma equipe de pesquisadores de vários institutos de pesquisa em toda a China demonstrou recentemente a supremacia quântica graças a um computador quântico fotônico. Um artigo publicado recentemente pela revista Science descreve o computador quântico como “Jiuzhang”.

Como relatado pelo LiveScience, o computador quântico, projetado principalmente por pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia, é supostamente substancialmente mais poderoso do que o computador quântico projetado pelo Google em 2019. Em 2019, o Google alegou que havia projetado o primeiro computador a alcançar a “supremacia quântica”, que se refere ao uso de computadores baseados em quantum para superar os supercomputadores tradicionais atuais. Relatadamente, o Jiuzhang é cerca de 10 bilhões de vezes mais rápido do que o computador quântico projetado pelo Google.

Nos últimos anos, a China fez investimentos maciços na área de computação quântica, financiando a pesquisa no Laboratório Nacional de Ciências de Informação Quântica da nação por aproximadamente $10 bilhões de dólares. Além disso, a China é atualmente uma das líderes mundiais em redes quânticas. As redes quânticas utilizam a mecânica quântica para codificar dados enquanto são transmitidos sobre longas distâncias.

Os computadores quânticos aproveitam as propriedades únicas das partículas quânticas para obter um desempenho melhor do que os computadores tradicionais. Os computadores clássicos só podem processar dados que existem em um de dois estados diferentes. Os bits neste sistema binário usam uns e zeros para representar dados e são intrinsicamente limitados em comparação com os bits quânticos (qubits), que podem existir em mais de dois estados ao mesmo tempo. Essa propriedade permite que os computadores quânticos lidem com problemas mais complexos e processem tarefas muito mais rapidamente do que os melhores supercomputadores de hoje.

Já foi teorizado há muito tempo que os computadores quânticos poderiam superar dramaticamente os computadores modernos, mas produzir um computador quântico confiável é um desafio de engenharia que ainda está em andamento. Os computadores quânticos frequentemente precisam ser localizados em ambientes controlados que previnam flutuações de temperatura ou outras variáveis ambientais que possam afetar os cálculos de um computador quântico. Grupos de pesquisa em todo o mundo experimentaram diferentes maneiras de construir computadores quânticos. Enquanto o computador quântico do Google confiava em materiais supercondutores integrados com chips, o Jiuzhang confia em circuitos ópticos.

Para testar o Jizhang, a equipe de pesquisa o fez calcular a saída de um circuito que usa luz e retorna uma lista de números. Esse processo é conhecido como Gaussian Boson Sampling. O objetivo era detectar o máximo de fótons possível. O Jiuzhang é um circuito óptico em si e conseguiu detectar uma média de 43 fótons, atingindo um recorde de 76 fótons.

De acordo com o artigo publicado na Science, levou aproximadamente 200 segundos para gerar a lista de números para cada execução do computador quântico. Os supercomputadores tradicionais levariam cerca de 2,5 bilhões de anos para gerar a mesma lista de números. Se a mesma taxa de computação se mantém verdadeira para outras tarefas, os computadores quânticos podem ser capazes de realizar cálculos cerca de 100 trilhões de vezes mais rapidamente do que os supercomputadores tradicionais.

É importante notar que o Jiuzhang só pode realizar uma faixa estreita de tarefas para as quais foi desenvolvido, aquelas que giram em torno do Gaussian Boson Sampling. O Jiuzhang não é um computador quântico geral. No entanto, é um passo em direção à criação de computadores quânticos práticos.

Como relatado pelo TechXplore, o computador Jiuzhang não é o único exemplo recente de avanços na tecnologia de computação baseada em luz com potenciais impactos na inteligência artificial. Uma equipe de pesquisadores revisou recentemente os avanços recentes sobre a aplicação da computação óptica às tecnologias de computação visual, encontrando que as plataformas de computação óptica podem potencialmente se integrar com redes neurais profundas.

A equipe de pesquisa estudou vários exemplos de computação óptica ao lado da inteligência artificial para encontrar que a inferência de IA baseada na luz que se move sobre dispositivos ópticos pode ser usada para criar novas formas de tecnologias de computação visual. Isso inclui redes neurais ópticas que podem processar e classificar objetos rapidamente sem a necessidade de uma fonte de alimentação externa, confiando na luz que entra para alimentar os cálculos.

Os dispositivos de IA que operam em sistemas como casas inteligentes, sensores remotos e veículos autônomos podem aumentar o poder de um computador eletrônico regular usando a luz para analisar rapidamente os objetos e o ambiente ao redor do objeto. Os sistemas de computador híbrido óptico podem aproveitar a flexibilidade dos computadores tradicionais com o paralelismo e a velocidade dos computadores ópticos.