IBM explica futuro da Computação Quântica com o IBM Q

Em sessão especial realizada durante o IBM Think 2019, a empresa convidou jornalistas para um papo sobre o mundo interessantíssimo da física quântica e como ele está se tornando cada vez mais palpável, através de máquinas como o IBM Q ONE, o primeiro sistema integrado de computação quântica.

Quem liderou a conversa foi Bob Sutor, VP de Estratégia e Ecossistema do IBM Q, e também pesquisador da IBM, que contou sobre a liderança da empresa no setor e as tendências da computação quântica para os próximos anos.

IBM Q One (ou System ONE)

Com o IBM Q System One, a empresa inaugura o primeiro sistema de computação quântica integrado para duas finalidades simultâneas: comercial e científica. Segundo a empresa, o computador quântico é o primeiro do mercado a ir, de fato, para o mercado – pelo menos na teoria.

O IBM Q One contém um sistema de quarta geração de 20 Qubit – ou chamado bit quântico, pode alcançar valores maiores que o bit comum-, rodando em um design modular e compacto voltado para estabilidade, confiabilidade e uso comercial acima de tudo.

Basicamente, a IBM conseguiu integrar um computador quântico em uma peça compacta que pode funcionar fora dos laboratórios da empresa. O IBM Q One pode ser compreendido como um número de componentes personalizados que trabalham juntos para servir como um programa de computação quântica na nuvem mais avançado disponível no mundo. Ele inclui:

• Hardware quântico desenvolvido para ser estável e calibrado automaticamente para fornecer Qubits de alta qualidade repetidamente;
• Por ter tamanho processamento, seu sistema de resfriamento precisa ser desenvolvido para aguentar altas temperaturas. Por isso, o Q One foi fabricado através de uma engenharia criogênica que fornece um ambiente gélido (bem próximo do zero absoluto na escala Kelvin – aproximadamente -273,15 graus celsius);
• Firmware quântico para preservar a integridade do sistema e fornecer atualizações sem prejudicar os usuários por inatividade;
• Fornecer um misto de computação tradicional e computação quântica para acesso à nuvem e execução híbrida de algoritmos quânticos. 

Vale lembrar que, por ser facilmente transportado, o cérebro do IBM Q One precisa estar trabalhando em pleno funcionamento para fornecer ao cliente todo seu potencial. Para isso, há o Q Quantum Computer Center, que fica instalado nas dependências da IBM, e, sempre que o cliente precisar, poderá acessá-lo via nuvem.

Design chama mais atenção

Toda essa tecnologia pode parecer promissora – de fato, é -, mas o design do IBM Q One é o que mais impressiona. Desenvolvido pela IBM em parceria com a Map Project Office (empresa que já trabalhou com companhias como Honda) e Universal Design Studio, o computador quântico é envolvido em um cubo enorme feito de borosilicato, um vidro temperado com resistência a temperaturas extremas. Todo cuidado para o IBM Q One não explodir de tão quente foi tomado no desenvolvimento, inclusive a Goppion, empresa que protege a Monalisa, por exemplo, fez parte do projeto, fornecendo seus vidros de alto qualidade.

“A IBM esta dando um passo importante na comercialização do computador quântico”, disse Arvind Krishna, vice-presidente sênior do Hybrid Cloud e diretor de Pesquisas da IBM. 

IBM Q Network

Hoje, a IBM trabalha constantemente a fim de evoluir os seus serviços e tecnologias, mas ela não consegue sozinha resultados tão bons em pouco tempo. Por isso, atualmente a empresa fornece o IBM Q Network, uma comunidade com cerca de 500 companhias, instituições acadêmicas, startups e laboratórios de pequisa para desenvolverem avanços no que diz respeito a Computação Quântica.

Mas afinal, o que é física quântica?

Se você chegou até aqui e ainda não entendeu como o IBM Q One funciona, vamos explicar brevemente o que é física quântica – não precisa correr para o Google.

A física quântica (ou mecânica quântica, como também é chamado) é um ramo da física que estuda todos os fenômenos que acontecem com as partículas atômicas e subatômicas, ou seja, permite uma descrição do comportamento e interação da matéria à escala igual ou menor do que um átomo, como próton, elétron, fóton e outros tipos de materiais a temperaturas muito baixas, por exemplo.

Aqui vemos a principal diferença em relação à física clássica: por trabalhar à nível subatômico, leis da física como lei da ação e reação, lei da Inércia e lei da gravidade, não são aplicadas nas micropartículas, possibilitando a física quântica procurar explicações nunca antes exploradas. Isso faz com que esse ramo fique conhecido como “não intuitiva”, já que, o que aos olhos da física clássica pode não parecer verdade, sob a ótica da física quântica aparenta ser.

Mas de onde vem o termo “quântico”? o termo “quântico” vem da palavra “quantidade”, que é atribuída a certas quantidades físicas, como a energia de um elétron contido em um átomo em repouso. O nome mecânica quântica recebe esse nome pelo termo “quantização”, conhecido na física. Quantização, por sua vez, consiste na alteração instantânea dos elétrons que contém um nível mínimo de energia para um superior, caso sejam aquecidos.

Graças aos avanços do estudo ao longo do tempo, diversos outros estudos tomaram como base teórica e experimental a mecânica quântica, como por exemplo física atômica, física nuclear, química quântica entre muitos outros.

Hello Quantum

A IBM disponibiliza nas plataformas mobile um jogo chamado Hello Quantum. O game tem como objetivo ajudar, de uma forma divertida, os jogadores a entenderem como funciona a mecânica quântica e seus estudos, como o entrelaçamento quântico – fenômeno onde moléculas conseguem interagir entre elas mesmo estando separadas por um universo. Baixe agora para Android ou IOS.

IBM em Modo Quântico

Desde 2016, a IBM afirma que entrou em “modo quântico”, quando já conseguia oferecer suporte e soluções em computação quântica para empresas e universidades.

“Se você está se perguntando quantas pessoas atualmente usam computadores quânticos, o número já passa de 1000!”, afirma Sutor. Ele continua lembrando que, além dos pesquisadores da IBM e as empresas parceiras, mais de 140 papéis científicos foram criados através do ecossistema da computação quântica.

E há quem se beneficie com tais pesquisas. Graças a possibilidade de fazer simulações complexas e experimentos via software mais rapidamente, as empresas não precisam passar por todo processo de produção de um computador convencional. Ou seja, é menos tempo de pesquisa e mais chance de sucesso. Setores como o farmacêutico (na preparação de drogas para doenças, por exemplo), automobilístico, de combustíveis e elétricos, já evoluíram bastante graças a computação quântica.

Bob Sutor continua explicando que, antigamente, não havia essa alternativa de recorrer a um computador quântico na hora de realizar um experimento porque estes testes requeriam muito de um computador convencional.

Um exemplo que ele deu foi que, para um computador convencional simular uma simples molécula de cafeína – lidando de forma binária com bits e bytes -, exigiria dele um disco com capacidade de armazenamento de 10³⁸ megabytes – o que equivaleria a 10 seguido de 30 zeros. Para efeitos de comparação, essa capacidade representa 10% do número de moléculas que compõem o planeta Terra.

Já do lado do computador quântico, quando estes sistemas binários são transformados em Qubit, esta mesma quantidade se reduz a 160 Qubits. No evento, Bob Sutor mostrou como era uma unidade de processamento quântico capaz de lidar com 4 Qubit – e cabia na palma da mão.

O futuro está na Nuvem

Perguntado como essa grande tecnologia seria trazida para o dia a dia, Bob Sutor foi sutíl. “O futuro está no uso hibrido.” Ele continua explicando que o mundo não verá smartphones quânticos tão cedo, mas diversas funcionalidades deles poderão ser aceleradas por computadores quânticos em Nuvem.

A IBM vem pretendendo levar o armazenamento em nuvem a uma nova era. Vimos recentemente com as melhorias do IBM Cloud Private, apresentadas durante a IBM Think 2019, por exemplo, que a empresa não está brincando quando se trata do assunto. Com o IBM Q Network, esse tipo de compartilhamento de informações mais seguros e em código aberto vai permitir um enorme avanço para os próximos anos no que diz respeito a computação quântica. Inclusive, a empresa americana está desenvolvendo uma outra comunidade em código aberto, a fim de simplificar o acesso para empresas e escolas.

IBM não é a única que aposta em computação quântica

O campo de atuação da física quântica vem crescendo a cada dia que passa, e, mesmo que a IBM tenha sido a pioneira em inaugurar o primeiro sistema de computação quântica para uso comercial, outras empresas vem logo atrás com planos de implementação para os próximos anos.

O Google recentemente anunciou que está “cautelosamente paciente” com seu processador quântico de 47 Qubits. Já a Intel, que anunciou a sua unidade de processamento quântico de 49 Qubits na CES 2018, disse que a sua unidade foi o primeiro passo para um computador quântico completo. A Microsoft vem logo em seguida estipulando um prazo de 5 anos para fornecer um sistema de computação quântica integrada com a nuvem do Azure.

Como podemos perceber, a IBM, dentre as outras empresas, fornece o sistema quântico com menos capacidade em Qubit do que as outras empresas. Mas é interessante o começo da empresa em conseguir incluir tanto processamento em uma unidade que pode sair dos laboratórios da IBM – as outras empresas não conseguiram tal feito.