A corrida da computação quântica costuma ser medida pelo número de qubits, fidelidade dos processadores e promessas de máquinas cada vez maiores. Um painel que assessora o Departamento de Energia dos Estados Unidos quer mudar essa lógica. Seu novo roteiro propõe que uma futura instalação nacional dedicada à tecnologia só avance depois que computadores quânticos demonstrarem utilidade científica verificável, colocando resultados concretos acima dos números impressionantes divulgados pelos fabricantes.
Ter mais qubits já não será suficiente
A proposta foi elaborada pelo subcomitê de computação quântica do Scientific Computing Advisory Committee (SCAC), ligado ao Office of Science do Departamento de Energia dos Estados Unidos, o DOE.
O princípio central é relativamente simples: um computador quântico não deve ser considerado cientificamente útil apenas porque possui muitos qubits.
Ele precisa resolver problemas relevantes e produzir resultados que possam ser verificados.
O roteiro estabelece três fases. A primeira prevê uma série de Quantum Grand Challenges entre 2026 e 2028, reunindo laboratórios nacionais, universidades e empresas para testar aplicações científicas concretas.
Se essas experiências demonstrarem utilidade, maturidade tecnológica e demanda suficiente entre pesquisadores, uma segunda etapa poderá levar à criação da Quantum Computing User Facility, uma instalação nacional destinada ao uso científico.
Depois de 2030, a terceira fase pretende integrar profundamente computadores quânticos com supercomputadores tradicionais, inteligência artificial, redes, instrumentos científicos e experimentos de laboratório.
Ou seja, a máquina quântica não substituiria necessariamente o supercomputador. Ela funcionaria como mais uma peça dentro de uma infraestrutura científica muito maior.
O teste de 2028 será bastante ambicioso
O relatório apresenta alguns números para mostrar o que poderia ser considerado um sistema cientificamente relevante até 2028.
Uma máquina desse tipo poderia contar com aproximadamente 50 a 100 qubits lógicos e executar entre 10 mil e 100 mil operações lógicas complexas, além de concluir um cálculo científico completo em menos de 24 horas.
Aqui existe uma diferença importante.
Qubits físicos são extremamente sensíveis a erros. Já um qubit lógico utiliza múltiplos componentes físicos e técnicas de correção para preservar informações durante os cálculos.
É justamente essa capacidade de corrigir erros que pode permitir a execução confiável de programas quânticos muito mais longos.
Mas mesmo atingir esses números não encerraria o teste.
Os resultados precisariam ser validados independentemente por meio de experimentos, comparações com os limites dos computadores clássicos ou pela capacidade de fazer previsões científicas posteriormente confirmadas.
Da química à energia de fusão
O DOE já identifica problemas que poderiam servir como provas.
Na química e na biologia, computadores quânticos poderiam tentar prever propriedades de moléculas, interações entre proteínas e ligantes ou processos envolvendo regiões ativas de enzimas.
Na indústria química, uma das metas seria simular etapas importantes de catalisadores com precisão suficiente para produzir informações realmente úteis.
Outras áreas incluem materiais altamente correlacionados, física nuclear, física de partículas, sensores quânticos e energia de fusão.
A ideia não é demonstrar que computadores quânticos conseguem resolver todos os problemas dessas áreas.
O objetivo é encontrar alguns casos suficientemente importantes nos quais a tecnologia consiga oferecer resultados confiáveis e, eventualmente, alcançar regiões computacionais que seriam impraticáveis para máquinas clássicas.
O governo americano já está colocando dinheiro nessa direção. Em 18 de setembro, o DOE anunciou a Quantum Genesis Q Competition, com até US$ 215 milhões em financiamento planejado para incentivar computadores quânticos tolerantes a falhas cientificamente relevantes.
A instalação poderia ter milhares de qubits lógicos
Se os primeiros testes funcionarem, a escala aumenta drasticamente.
Para uma futura instalação nacional depois de 2030, o roteiro imagina sistemas com aproximadamente 1.000 a 10.000 qubits lógicos, capazes de realizar bilhões ou dezenas de bilhões de operações lógicas complexas com confiabilidade adequada para pesquisas científicas.
Ainda não está decidido como essa infraestrutura seria construída.
Uma possibilidade é criar uma grande instalação central. Outra seria distribuir diferentes máquinas entre vários laboratórios nacionais. Uma terceira opção poderia combinar os dois modelos.
O acesso pela nuvem continuaria existindo, permitindo que pesquisadores utilizassem máquinas comerciais remotamente.
Mas computadores instalados fisicamente nos laboratórios do DOE poderiam ser conectados diretamente a supercomputadores, sistemas de IA, equipamentos experimentais e infraestrutura criogênica.
Isso permitiria algo especialmente interessante: um mesmo problema poderia combinar medições de laboratório, simulações tradicionais, análise por inteligência artificial e cálculos quânticos.
Não existe um vencedor tecnológico escolhido
Outra decisão importante é evitar apostar cedo demais em uma única tecnologia.
Atualmente existem várias maneiras de construir computadores quânticos, incluindo circuitos supercondutores, íons aprisionados, átomos neutros, sistemas fotônicos e qubits baseados em spin.
O painel recomenda manter essa competição aberta.
Há uma razão: ninguém sabe com segurança qual arquitetura será mais adequada para diferentes aplicações científicas quando sistemas tolerantes a falhas atingirem escalas maiores.
Também existe incerteza sobre os próprios prazos. Alguns especialistas consultados pelo comitê consideram possível demonstrar sistemas cientificamente úteis e tolerantes a falhas até 2028. Outros acreditam que máquinas realmente grandes e confiáveis precisarão de mais tempo.
É justamente por isso que a futura instalação não está garantida.
Antes de construir uma infraestrutura nacional gigantesca em torno de computadores quânticos, o DOE quer evidências de que pesquisadores realmente precisarão dela.
A mudança parece pequena, mas estabelece um novo critério para uma indústria acostumada a celebrar números cada vez maiores.
A próxima grande corrida quântica pode não ser simplesmente para descobrir quem possui mais qubits, mas quem consegue provar primeiro que eles são capazes de produzir ciência que nenhuma outra máquina consegue fazer.
[Fonte: The quantum insider]
