D-Wave Quantum, um marco no universo da computação quântica, anunciou nesta terça-feira a disponibilidade geral de seu computador quântico de sexta geração, o Advantage2. A empresa afirmou que esse novo modelo oferece um desempenho incomparavelmente superior ao de seu antecessor, ampliando consideravelmente as tarefas que pode realizar em problemas de otimização. Segundo a companhia, a máquina atinge o tão almejado objetivo de “supremacia quântica”, mesmo que esse termo seja alvo de controvérsias.
“Este é um momento verdadeiramente histórico tanto para a D-Wave quanto para a indústria da computação quântica,” declarou o CEO da D-Wave, em uma entrevista realizada via Zoom. “Nossa tecnologia realiza algo que não pode ser replicado por métodos clássicos.” Ele acrescentou que a empresa já conta com clientes em operação, extraindo valor da tecnologia atualmente. O foco é garantir uma experiência de uso fácil e com alta disponibilidade, diferindo assim das demais empresas do setor.
Trevor Lanting, diretor de desenvolvimento da D-Wave, também fez observações na mesma entrevista, elogiando o enorme avanço de desempenho trazido pelo Advantage2. O novo sistema supera seu predecessor em vários aspectos. Um dos mais destacados é o aumento do número de conexões que cada um dos 4.400 qubits pode estabelecer, passando de 15 para 20. Isso permite dobrar o “tempo de coerência”, a janela restrita em que cálculos quânticos podem ser realizados antes que o estado quântico colapse.
“Duplicar o tempo de coerência resulta em respostas muito mais rápidas,” apontou Lanting, enfatizando que isso pode aumentar a velocidade de resposta em até 10.000 vezes em comparação ao modelo anterior. Embora isso possa parecer contraditório, o aumento do tempo de coerência proporciona maior precisão, e todo o foco está em determinar o tempo necessário para alcançar uma resposta de qualidade aceitável.
A D-Wave se destaca notavelmente em relação à maioria dos outros projetos de computação quântica, como os de seus concorrentes IonQ e Rigetti Computing. No campo da computação quântica, existem duas abordagens tecnológicas rivais.
Uma delas, empregada por empresas como IonQ, é o modelo de “porta”, que utiliza tecnologias exóticas como íons aprisionados para criar representações de 1s e 0s que exibem propriedades quântico-mecânicas, como emaranhamento e tunelamento. Este modelo visa desenvolver um computador quântico universal que consiga simular qualquer circuito clássico, aplicável a problemas como a resolução de equações diferenciais. A ideia é que a natureza fornece o quântico, permitindo que circuitos tradicionais operem de forma altamente paralela, acelerando consideravelmente os cálculos.
Desde sua fundação em 1999, a D-Wave optou por uma abordagem menos convencional chamada “annealing quântico”. O processo de recozimento, que deriva do verbo “queimar” em alemão antigo, envolve o aquecimento de uma substância para depois resfriá-la gradualmente, resultando em uma nova forma mais resistente. Um algoritmo no computador simula esse processo metalúrgico, permitindo que as variáveis de um problema “aquecem”, afrouxando as limitações sobre os valores que podem assumir, possibilitando a exploração de configurações mais variadas. Após essas tentativas e erros, as variáveis encontram um estado estável e de baixa energia que representa a solução do problema.
A D-Wave desenvolveu sua própria versão quântica desse método. Assim como um chip de computador tradicional, o processador da D-Wave é composto por diversas camadas metálicas organizadas em uma matriz de núcleos de computação conectados entre si por uma rede de comunicação. O design é fabricado para a D-Wave sob contrato com a SkyWater Technology, de Bloomington, Minnesota. O processo de recozimento não se presta às operações universais dos computadores de porta, mas torna as máquinas da D-Wave excepcionais na resolução de um tipo de problema: otimização.
O Advantage2 amplia a gama de problemas que a tecnologia de recozimento pode resolver, manipulando um maior número de variáveis, segundo Baratz. “Atualmente, conseguimos solucionar problemas na faixa de centenas a milhares de variáveis,” afirmou. “Finalmente, precisamos resolver questões que envolvam dezenas de milhões de variáveis – isso começa a abrir novas possibilidades para nós.” No momento, a D-Wave atua em um quarto do mercado de computação quântica, focando em problemas de otimização, uma capacidade exclusiva da tecnologia de recozimento da empresa.
Com a disponibilidade geral do Advantage2, a D-Wave segue anos de testes com a versão protótipo da máquina, tendo realizado mais de 20 milhões de trabalhos de clientes na plataforma. Vinte e cinco das 2.000 maiores corporações globais, incluindo a MasterCard e a gigante de telecomunicações japonesa NTT-Docomo, já estão utilizando a máquina.
Os clientes têm acesso através do serviço de computação em nuvem da D-Wave, chamado Leap. O custo é de R$ 25.000 por trimestre para duas licenças de desenvolvedor, proporcionando o que Baratz descreveu como “essencialmente tempo ilimitado” na máquina. Para execuções em produção, “cobramos por aplicação,” explicou, “com base nas características da aplicação, que podem variar de algumas centenas de milhares a vários milhões de reais por ano.” Os problemas de otimização são extremamente relevantes, conforme Baratz destacou diante das dificuldades na cadeia de suprimentos causadas pela reorganização das tarifas e do comércio global.
“Estes são tempos desafiadores para as empresas,” ele comentou. “As organizações precisam operar com maior eficiência para manter suas finanças diante de todos esses desafios.” Muitas dessas questões, conforme Baratz, podem ser abordadas resolvendo problemas computacionais complexos, seja otimizando a cadeia de suprimentos ou melhorando a eficiência operacional. “No cerne de muitos desses problemas estão os desafios da otimização, e é onde nos concentramos.”
Baratz também afirmou que, para garantir que o serviço Leap esteja “sempre na última geração,” todas as máquinas na nuvem serão atualizadas ao longo do tempo para o Advantage2. A D-Wave também oferece um sistema completo para aqueles que podem arcar com um investimento de vários milhões. “É importante fazer ambos,” disse Baratz. “Para nossos clientes do governo e de pesquisa que estão explorando novos tipos de cargas de trabalho e uma integração mais estreita com supercomputadores, eles precisam possuir o sistema.”
A empresa está desenvolvendo métodos para treinar modelos de IA generativa, como grandes modelos de linguagem. “Você pode imaginar que hiperescaladores adquirindo esses sistemas para integrar em sua infraestrutura de IA,” comentou Baratz sobre empresas como o Google e outras gigantes tecnológicas.
A empresa já possui dados científicos intrigantes que apoiam seus avanços. Em um artigo publicado na edição de abril da revista científica Science, pesquisadores da D-Wave descreveram o uso do Advantage2 para resolver um problema complexo em física de materiais: medir um material magnético e extrair suas propriedades durante uma transição de fase.
O Advantage2, mesmo em sua versão protótipo com apenas 1.200 qubits, foi comparado ao supercomputador Frontier, que opera nos laboratórios de Oakridge do Departamento de Energia dos EUA. Em uma das métricas, o Advantage2 consome menos de um dólar em eletricidade para calcular a solução do problema, em comparação com o que seria “o consumo anual global [em eletricidade] de computadores clássicos”. Em palavras de Lanting, “isso oferece ferramentas para realizar cálculos que não são apenas além do alcance dos supercomputadores clássicos, mas que são fundamentalmente muito mais eficientes em termos de energia do que qualquer outra forma de realizar esses cálculos difíceis.”
Baratz se referiu a esse estudo como “o artigo da supremacia”, o que pode gerar controvérsias na área. O artigo não utiliza a expressão “supremacia quântica”, que foi definida pelo físico John Preskill em 2012 como resultados que “superam amplamente” aqueles dos computadores tradicionais. Em vez disso, o artigo da Science utiliza a frase “cálculo além do clássico”. Baratz observou que o artigo foi coautorado por vários pesquisadores de instituições ao redor do mundo, o que means que a D-Wave não teve controle unilateral sobre a terminologia.
Contudo, Baratz está convicto de que o sistema demonstrou uma verdadeira supremacia em conformidade com a definição de Preskill. “Acreditamos que o que demonstramos no artigo científico é a supremacia quântica conforme definido por John Preskill,” afirmou Baratz. “O artigo realmente mostrou que não é possível realizar isso de forma nenhuma por meios clássicos.” Durante a pandemia, algumas pessoas sugeriram afastar o uso do termo “supremacia”, uma vez que se associou a concepções de “supremacia branca”. Baratz, no entanto, ressalta que “sempre acreditamos que supremacia é o termo mais apropriado para definir o que conseguimos realizar, e ninguém mais fez isso até agora.”
Outro campo de pesquisa em que a D-Wave está investindo é o “protocolo de trabalho quântico” para blockchain, uma forma de realizar as funções do Bitcoin e do Ether sem consumir tanta energia. “A ideia é produzir um blockchain mais eficiente em termos energéticos que aproveite esse cálculo de supremacia,” explicou Baratz. Um blockchain quântico, por sua natureza, representaria um mercado para as vendas de computadores, uma vez que as máquinas responsáveis pela prova de trabalho precisariam estar distribuídas globalmente em vez de operarem em um serviço de nuvem.
A despeito de preocupações quanto à possibilidade de hacking quântico no blockchain, Baratz afirmou que “atualmente, não há como contornar o limite de 50% de computação necessário para manter a integridade do blockchain,” embora isso possa mudar no futuro.
Baratz não se deixou abater pelos recentes anúncios de grandes empresas tecnológicas como Google, Amazon e Microsoft. “Nenhuma das três atualmente é nossa concorrente, pois todos são sistemas de modelo de porta, enquanto nós usamos annealing, abordagens que atendem a aplicações diferentes.” Contudo, ele não deixou de comentar sobre as forças relativas de cada um. Ele elogiou o processador Willow do Google, que foi anunciado em dezembro, considerando os resultados bastante impressionantes ao reduzir erros.
O chip Ocelot da Amazon, anunciado em fevereiro, “não se destacou em comparação,” disse. Sobre o chip Majorana1 da Microsoft, ele afirmou que “não demonstrou nem mesmo um qubit, quanto mais oito.” Baratz não fez comentários sobre a IonQ ou Rigetti, mas no passado já havia observado que a abordagem dos problemas de otimização por meio do annealing é muito mais aplicável à demanda atual do mercado do que as máquinas de modelo de porta dessas companhias.
Nesse cenário, todas essas empresas ainda apresentam uma receita relativamente pequena, indicando que a esfera da computação quântica ainda está em sua fase inicial. Olhando para o futuro, o planejamento da D-Wave envolve várias direções. A empresa está desenvolvendo um Advantage3, que buscará um novo caminho ao combinar múltiplos chips, ao invés de depender de um único chip. “Até agora, o foco estava em agregar mais qubits por chip,” refletiu Baratz. “Com o Advantage3, interligaremos chips, pois acreditamos que isso nos permitirá escalar muito mais rápido. Pense nisso: chips de 4.000 ou 5.000 qubits combinados significam 20.000 qubits quase que da noite para o dia,” ele acrescentou, ciente de que isso só aumenta a pressão sobre Lanting. “Trevor transpira frio, pois terá de entregar tudo isso.”
Outras adições importantes incluem permitir cálculos digitais dentro do circuito de recozimento analogico. “Já atingimos um ponto em que podemos realizar alguns cálculos digitais dentro da estrutura de recozimento analógica,” explicou Baratz, “o que deve nos abrir novas possibilidades de usos.” Ao mesmo tempo, “também estamos construindo um sistema baseado em modelo de porta,” afirmou Baratz. “Os objetivos de curto prazo para isso são basicamente demonstrar qubits de alta fidelidade e correção de erros para qubits lógicos.” As datas para o Advantage3 e um computador de estilo porta ainda são incertas — “algum tempo no futuro,” disse Baratz. Pressionado, ele desejou poder apresentar alguns resultados conclusivos em cada um desses projetos ainda este ano, “mas ainda temos muito trabalho pela frente.”
Fonte: https://www.tech.com/news/d-wave-launches-advantage2-quantum-computer
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