A computação quântica foi inventada em 1980 pelo britânico Paul Benioff, criador da teoria de mecânica quântica aplicada à máquina de Turing. Em 1998, foi criado o primeiro computador quântico experimental, iniciando a corrida para tornar a computação quântica uma realidade em escala comercial. Nos últimos anos, houve um grande investimento público e privado e, como consequência desse cenário, muitos avanços tecnológicos.
O interesse pela computação quântica derivaria da existência de uma "vantagem quântica", ou seja, que a computação quântica teria a capacidade de executar tarefas que não seriam possíveis em um computador clássico. Identificamos vários casos em que o uso da computação quântica teria potencial disruptivo. Eles podem ser distribuídos em três categorias:
- Simulação, em experimentos relacionados a processos químicos, biológicos e físicos. Representaria uma ferramenta muito poderosa para a criação de novos materiais, medicamentos e produtos químicos, reduzindo significativamente a necessidade da realização de experimentos em laboratório. Também pode ser utilizado em simulações de cenários matemáticos, como uma aplicação para o cálculo de risco em instituições financeiras.
- Otimização, solução de problemas de pesquisa operacional com aplicações para todas as indústrias, como otimização de cadeias de abastecimento complexas, aplicação em logística e distribuição de energia, otimização de redes de telecomunicações e otimização de processos industriais.
- Machine learning, a computação quântica terá um alto impacto na criação de aplicações de inteligência artificial, tornando-as mais rápidas e com melhores resultados. Os benefícios aplicam-se a uma infinidade de casos de uso que já utilizam inteligência artificial.
As aplicações mencionadas acima têm potencial para ter um papel essencial no combate à mudança climática. Por exemplo, para melhorar a capacidade de armazenamento de energia das baterias, na criação de alternativas sintéticas eficientes aos combustíveis fósseis ou na criação de soluções para a absorção de CO2.
Quando a vantagem quântica será uma realidade?
A busca pela "vantagem quântica" é um aspecto importante da corrida tecnológica que estamos vivendo. Ocasionalmente uma das big techs declara ter conseguido demonstrar com alguma aplicação a "vantagem quântica". Em 2019, o Google declarou pela primeira vez ter alcançado a vantagem quântica; foi prontamente contestado pela IBM, que demostrou que a aplicação em questão podia ser feita em um supercomputador tradicional. Mais recentemente, em junho, a "vantagem quântica" foi anunciada pela Xanadu.
As demonstrações de "vantagem quântica" ainda são muito questionáveis. Os computadores quânticos ainda são muito limitados, com poucos qubits (máximo 150 qubits). Para entrar na era quântica, seria necessário que eles tivessem pelo menos um milhão de qubits. O caminho é longo e os desafios são muitos, como conseguir controlar o erro dos cálculos e manter os qubits estáveis. Até o momento não foi definido um padrão tecnológico; diferentes empresas estão testando tecnologias para implementar qubits e realizar operações quânticas, como loops supercondutores (Google e IBM), fotônica (Xanadu) ou armadilha de íons (IonQ).
Os dados atuais indicam que, nesta década, a computação quântica deve virar uma realidade em escala comercial, segundo a McKinsey, até 2028, os investimentos realizados pelos governos e empresas na área da computação quântica atingirão US? 4 trilhões. O Google planeja ter uma versão comercial de um computador quântico até 2029, a Gartner afirma que 40% das grandes empresas executarão iniciativas de computação quântica até 2025. Ao compararmos esses dados com as dificuldades em demonstrar a "vantagem quântica", é inevitável pensar na existência de um hype quântico ou bolha tecnológica.
Num futuro próximo, a computação não será quântica ou clássica, mas uma combinação de ambas, permitindo obter o melhor de ambas as tecnologias. A computação quântica ainda é uma tecnologia experimental, mas em rápida ascensão, e possui um valioso ecossistema que permite trabalhar com diferentes fornecedores e técnicas, existem alguns computadores inspirados em computação quântica como D-Wave e LASOLV da NTT que já são utilizados para resolver determinados problemas, existem workbenches de desenvolvimento aberto semelhantes aos aplicados em machine learning. A capacidade de transformação da computação quântica nas principais indústrias e a existência de um ecossistema exige que as organizações se preparem e desenvolvam um "plano quântico".
Luis Quiles, diretor líder de Artificial Intelligence da NTT DATA Brasil.
