Uma startup canadense chamada Xanadu construiu um computador quântico que, de acordo com ela, pode ser facilmente ampliado para atingir o poder computacional necessário para enfrentar desafios científicos que vão desde a descoberta de medicamentos, até o aprendizado de máquina mais eficiente em termos de energia.
Aurora é um computador quântico “fotônico”, isto é, ele processa números usando qubits fotônicos — informações codificadas em luz. Na prática, isso significa combinar e recombinar feixes de laser em vários chips usando lentes, fibras e outras equipamentos ópticos de acordo com um algoritmo. O computador de Xanadu é projetado de tal forma que a resposta a um algoritmo executado por ele corresponda ao número final de fótons em cada feixe de laser. Isso se difere da codificação de informações em propriedades de circuitos supercondutores, abordagem adotada pelo Google e pela IBM.
A máquina apresenta um design modular que consiste em quatro unidades semelhantes, cada uma instalada em um rack de servidor padrão que é um pouco mais alto e largo do que um humano médio. Para fazer um computador quântico útil, “você copia e cola mil dessas coisas e as conecta em rede”, diz Christian Weedbrook, CEO e fundador da empresa.
A Xanadu imagina que um computador quântico será uma espécie de centro de dados especializado, consistindo em fileiras e mais fileiras desses servidores. Isso contrasta com a concepção anterior da indústria de um chip especializado dentro de um supercomputador, muito parecido com uma GPU.
Mas este trabalho, publicado pela empresa na semana passada na Nature , é apenas um primeiro passo em direção a essa visão. A Aurora usou 35 chips para construir um total de 12 bits quânticos, ou qubits. Quaisquer aplicações úteis de computação quântica propostas até o momento exigirão pelo menos milhares de qubits, ou possivelmente um milhão. Em comparação, o computador quântico Willow do Google , que estreou no ano passado, tem 105 qubits (todos construídos em um único chip), e o Condor da IBM tem 1.121.
Devesh Tiwari, pesquisador de computação quântica na Northeastern University, descreve o progresso do Xanadu em uma analogia com a construção de um hotel. “Eles construíram um quarto, e tenho certeza de que podem construir vários quartos”, ele diz. “Mas não sei se eles podem construir andar por andar.”
Ainda assim, ele diz, o trabalho é “muito promissor”.
Os 12 qubits da Xanadu podem parecer um número insignificante perto dos 1.121 da IBM, mas Tiwari diz que isso não significa que os computadores quânticos baseados em fotônica estejam ficando para trás. Em sua opinião, o número de qubits reflete mais a quantidade de investimento do que a promessa da tecnologia.
Além disso, os computadores quânticos fotônicos oferecem várias vantagens de design. Os qubits são menos sensíveis ao ruído ambiental, diz Tiwari, o que torna mais fácil fazê-los reter informações por mais tempo. Também é relativamente simples conectar computadores quânticos fotônicos por meio de fibra óptica convencional, porque eles já usam luz para codificar informações. A rede de computadores quânticos é essencial para a visão da indústria de uma internet quântica, na qual diferentes dispositivos quânticos comunicam-se entre si. Os servidores da Aurora também não precisam ser mantidos tão frios quanto os computadores quânticos supercondutores, diz Weedbrook, então eles não exigem tanta tecnologia criogênica. Os racks de servidores operam em temperatura ambiente, embora os detectores de contagem de fótons ainda precisem ser resfriados criogenicamente em outra sala.
A Xanadu não é a única empresa buscando computadores quânticos fotônicos: outras incluem a PsiQuantum, nos EUA, e a Quandela, na França. Outros grupos estão usando materiais como átomos neutros e íons para construir seus sistemas quânticos.
Do ponto de vista técnico, Tiwari suspeita que nenhum tipo de qubit será o “vencedor”, mas é provável que certos qubits sejam melhores para aplicações específicas. Computadores quânticos fotônicos, por exemplo, são particularmente adequados para amostragem de bósons gaussianos, um algoritmo que pode ser útil para resolver rapidamente problemas de gráfico. “Eu realmente quero que mais pessoas olhem para computadores quânticos fotônicos”, ele diz. Tiwari estudou computadores quânticos com vários tipos de qubit, incluindo fótons e qubits supercondutores, e não é afiliado a nenhuma empresa.
Isaac Kim, físico da Universidade da Califórnia, em Davis, ressalta que o Xanadu não demonstrou a capacidade de correção de erros que muitos especialistas acreditam ser necessária para que um computador realize qualquer tarefa útil, já que as informações armazenadas em um computador quântico são notoriamente frágeis.
Weedbrook, no entanto, diz que o próximo objetivo da Xanadu é melhorar a qualidade dos fótons no computador, o que facilitará os requisitos de correção de erros. “Quando você envia lasers por um meio, seja espaço livre, chips ou fibra óptica, nem todas as informações chegam do início ao fim”, diz. “Então, você está realmente perdendo luz e, portanto, perdendo informações.” A empresa está trabalhando para reduzir essa perda, o que significa, em primeiro lugar, reduzir a quantidade de erros.
Em 2029, a Xanadu pretende construir um centro de dados quânticos, com milhares de servidores contendo um milhão de qubits.
Sophia Chen
