Amazon lança Ocelot, seu chip de computação quântica

Nos últimos dois meses, Google e Microsoft anunciaram seus próprios hardwares quânticos, sugerindo que essa poderosa forma de computação — atualmente limitada a experimentos científicos — pode resolver problemas reais nos próximos anos.

Outros acreditam que computadores quânticos úteis, que poderiam possibilitar avanços na química ou na saúde, ainda estão a mais de uma década de distância.

O novo chip Ocelot da Amazon Web Services (braço de computação em nuvem da big tech), desenvolvido por uma equipe que trabalha no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), é composto por dois minúsculos quadrados de silício empilhados um sobre o outro. O nome é um trocadilho com osciladores, que geram sinais elétricos periódicos, incluindo aqueles no hardware experimental desenvolvido pela Amazon.

– Cinco anos atrás, eu poderia ter dito: “Acho que consigo construir um computador quântico e torná-lo prático” – disse Oskar Painter, chefe de hardware quântico da AWS. – Hoje, posso dizer com confiança que vamos construir um computador quântico.

Os bits, unidades fundamentais da computação, armazenam informações representadas por um ou zero. Já os computadores quânticos usam bits quânticos, ou qubits, que refletem a probabilidade de um ou zero e podem existir como ambos simultaneamente. Isso permite que os computadores quânticos considerem mais possibilidades exponencialmente mais rápido do que um computador tradicional.

O desafio de longa data é lidar com os erros que ocorrem ao tentar manipular partículas quânticas instáveis. Pequenas variações de temperatura, vibração ou interferência eletromagnética podem introduzir erros em um cálculo.

O Google lançou um chip ainda mais poderoso, que corrige erros de cálculos dos qubits. A Microsoft adotou outra estratégia, desenvolvendo um tipo específico de material, num estado de matéria que classificou como nem sólido, nem líquido, nem gasoso, e que permitiria uma maior estabilidade de operação dos qubits.

O processo da Amazon depende de um “qubit de gato”, nomeado em referência ao experimento mental do gato de Schrödinger, raciocínio que indicava que um gato poderia estar ao mesmo tempo vivo e morto.

Criado pelo físico austríaco Erwin Schrödinger em 1935, o experimento buscava demonstrar os desafios de explicar a mecânica quântica. Funciona assim: Imagine um gato dentro de uma caixa opaca. Dentro da caixa, há um frasco de material radioativo e um martelo acima dele. Existe a mesma probabilidade de o frasco ser rompido ou não. Ou seja, de o gasto estar vivo ou não. Enquanto a caixa estiver fechada, o gato pode estar vivo ou morto. Quando o observador abre a caixa, essa superposição de hipóteses deixa de existir e, assim, vem à tona a informação se o gato está vivo ou morto.

A escolha do experimento de Schrödinger para batizar o qubit não é trivial. O grande desafio dos chips quânticos é que eles podem “colapsar”. Ou seja, deixar de agir como um chip de múltiplas possibilidades e operar como um chip convencional tão logo a informação contida neste chip é lida. Por isso a abordagem de Google e Microsoft para lidar com esses erros foi diferente.

No caso da Amazon, cada chip Ocelot contém cinco qubits para armazenar dados, circuitos para estabilizá-los e quatro qubits adicionais para detectar erros nos qubits de dados. A empresa afirma que sua arquitetura tem o potencial de reduzir em 90% o custo necessário para construir um computador quântico e seus componentes associados, em comparação com outras abordagens. Algumas das descobertas da Amazon serão publicadas nesta quinta-feira na revista Nature.

Painter, que também é professor no Caltech, disse que espera que computadores quânticos úteis cheguem “em uma ou duas décadas”, com uma década sendo um prazo otimista: