Cientistas Desenvolvem a Primeira Linguagem de Programação de Alto Nível para Computadores Quânticos

Cientistas da computação do ETH Zurich desenvolveram a primeira linguagem de programação de alto nível que pode programar computadores quânticos com a mesma segurança e confiabilidade que os computadores clássicos. O novo avanço é um grande passo adiante na computação quântica, tornando a tarefa de programar computadores quânticos muito mais fácil do que antes.

Martin Vechec é um professor de ciência da computação no Laboratório de Sistemas Seguros, Confiáveis e Inteligentes (SRI) do ETH.

“Programar computadores quânticos ainda é um desafio para os pesquisadores”, diz Vechev. “É por isso que estou tão animado que podemos agora continuar a tradição do ETH Zurich no desenvolvimento de computadores quânticos e linguagens de programação.”

“Nossa linguagem de programação quântica Silq permite que os programadores utilizem o potencial dos computadores quânticos melhor do que com as linguagens existentes, porque o código é mais compacto, mais rápido, mais intuitivo e mais fácil de entender para os programadores.”

Silq foi apresentado na conferência de linguagens de programação PLDI 2020.

Computadores Quânticos vs Computadores Clássicos

A computação quântica está se tornando cada vez mais importante, e há um enorme potencial com a tecnologia. Os computadores quânticos são capazes de resolver problemas mais rapidamente do que os computadores clássicos, utilizando estados quânticos entrelaçados. É nesses estados que os bits de informação se sobrepõem em certos pontos do tempo, e os computadores têm o potencial de lidar com problemas que os computadores clássicos não são capazes de resolver em um tempo razoável.

No final do verão de 2019, a computação quântica viu outro grande avanço quando um computador quântico foi capaz de resolver um problema específico mais rapidamente do que o computador clássico mais rápido.

Mesmo com os recentes avanços, ainda há muitos desafios. Alguns “algoritmos quânticos” não podem ser calculados em hardware quântico devido ao alto nível de erros.

A Nova Linguagem: Silq

As atuais linguagens de programação quântica estão estreitamente relacionadas a hardware específico, e essas linguagens são difíceis de lidar e resultam em muitos erros. Isso ocorre devido à necessidade de instruções extremamente detalhadas para implementar algoritmos quânticos.

Silq foi desenvolvido para superar esse desafio.

“Silq é a primeira linguagem de programação quântica que não é projetada principalmente em torno da construção e funcionalidade do hardware, mas na mentalidade dos programadores quando eles querem resolver um problema — sem exigir que eles entendam todos os detalhes da arquitetura do computador e implementação”, diz Benjamin Bichsel, um estudante de doutorado e o responsável por supervisionar o Sliq.

Silq é a primeira linguagem de programação de alto nível para computadores quânticos, o que significa que é mais expressiva e requer menos código para descrever tarefas e algoritmos complexos. Esse tipo de linguagem é mais fácil de usar para os programadores e pode ser aplicada a diferentes arquiteturas de computador.

A linguagem recém-desenvolvida também lida com o problema de erros. Os computadores clássicos usam o método de apagar automaticamente os valores para aliviar a memória, que é chamado de “coleta de lixo”. Nos computadores quânticos, isso é um problema maior devido ao emaranhamento quântico, que pode causar que os valores previamente calculados interajam com os atuais. Isso pode levar a interferência com o cálculo correto, então uma técnica avançada de computação deve ser usada.

“Silq é a primeira linguagem de programação que identifica e apaga automaticamente os valores que não são mais necessários”, explica Bichsel.

Para fazer isso, apenas comandos de programação que não contêm operações quânticas especiais são usados em seu método de descomputação.

“Nossa equipe de quatro pessoas fez o avanço após dois anos de trabalho, graças à combinação de diferentes especializações em design de linguagem, física quântica e implementação. Se outras equipes de pesquisa e desenvolvimento adotarem nossas inovações, será um grande sucesso”, diz Bichsel.