Computação quântica + clássica: ambiente híbrido surpreenderia até na ficção científica

A computação quântica não é mais conceitual: é real e está impulsionando a inovação em todo o mundo. De acordo com dados da consultoria IDC, os investimentos em inovações baseadas em computação quântica chegarão a US$ 16,4 bilhões até 2027. Isso representa 11,3% dos investimentos registrados em 2021 e pressupõe que a indústria já entrou em uma movimentação contínua para promover essa tecnologia, que promete ser mais rápida, mais poderosa e mais inteligente que a computação tradicional. Mas ela será capaz de tirar a tecnologia tradicional de unidades de processamento computacional (CPUs) do jogo? Nada parece indicar isso – e vou explicar os motivos.

A computação quântica tem o potencial de resolver problemas não solucionáveis sequer pelos supercomputadores mais poderosos do mundo. A razão? A computação clássica calcula com transistores usando bits que calculam com uma série de 0 e 1. Os bits podem conter apenas um dos dois valores. Enquanto na computação quântica, os qubits – análogo quântico do bit clássico – podem ser 0 e 1 ao mesmo tempo.

A propriedade acima é conhecida como superposição. Por meio do entrelaçamento, um par de qubits torna-se conectado ou vinculado. A mudança do estado de um qubit ativa uma mudança simultânea e previsível no outro qubit. Ao combinar as propriedades quânticas de superposição e emaranhamento, um computador quântico pode ser exponencialmente mais poderoso que os clássicos e realizar cálculos além do alcance das CPUs atuais e confiáveis.

A realidade parece superar a ficção científica e a verdade é que se trata de uma revolução em pleno desenvolvimento. No momento, algoritmos estão sendo desenvolvidos, problemas computacionais estão sendo abordados e verticais estão experimentando sistemas quânticos – que incluem química e biologia, ciência de materiais, aeronáutica e automotiva, desenvolvimento de novos materiais e muitos mais.

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Empresas estão desenvolvendo os sistemas, as pessoas estão sendo capacitadas e os casos de uso estão sendo explorados por diversas indústrias. Isso é algo complexo e empolgante, mas, de forma simples, a computação quântica é apenas um acelerador na nova onda de transformação tecnológica. Os sistemas de amanhã incluirão aceleradores quânticos integrados a muitos dos equipamentos clássicos como os que temos hoje.

Fabricantes de hardware quântico e de sistemas clássicos estão trabalhando em conjunto para desenvolver sistemas de computação com inspiração quântica, dedicados a resolver problemas de Computação de Alto Desempenho (HPC). A Dell Technologies, por exemplo, construiu um sistema quântico-clássico híbrido que permite que os clientes experimentem a computação quântico-clássica desde a simulação até a computação híbrida real. Tudo isso suportado por uma unidade de processamento quântico (QPU).

Com essa plataforma, cargas de trabalho de simulação quântica e clássica podem ser executadas no local, enquanto cargas de trabalho quânticas, como modelagem de moléculas maiores e mais complexas para o desenvolvimento de medicamentos, podem ser executadas de forma remota por meio de seu hardware modificado. Além disso, o tempo de espera para execução de cada circuito quântico foi significativamente reduzido graças a uma API dedicada. Esta combinação permitiu que a QPU resolvesse problemas mais complexos, com uma melhor correção de erros e em menos tempo.

A computação quântica parece uma concepção de ficção científica por se tratar de uma nova forma de computação baseada nos movimentos e interações de partículas subatômicas ou em fenômenos quânticos macroscópicos. Ainda que isso, sem dúvida, acabe mudando as regras do jogo da indústria de hardware em um futuro próximo, é importante considerar que a computação quântica não substituirá a computação clássica, mas aumentará suas capacidades em novos casos de uso. Um cenário plausível está na integração de modelos quânticos incorporados a ambientes de computação HPC. A IDC já o projetou recentemente, e testes de mercado atestam seu potencial.

A conclusão é que a física quântica funciona, mas as máquinas e o software que a implementam ainda estão em desenvolvimento – de forma acelerada. E queremos garantir que os CIOs e líderes empresariais percebam a importância de ter uma estratégia quântica por design e não por padrão.

* Raymundo Peixoto é vice-presidente de soluções de data denter da Dell Technologies para a América Latina