Na corrida pelo primeiro computador quântico, a Microsoft tenta pegar um atalho

Na corrida para comercializar um novo e poderoso tipo de computador, a Microsoft entrou no grid de largada com um conjunto de belas rodas. Há apenas um problema: esse hipotético carro, pelo menos por enquanto, ainda não tem motor.

A gigante tecnológica com sede em Redmond, Washington, está competindo com o Google, a IBM e uma série de startups especializadas para desenvolver computadores quânticos — máquinas que, em tese, serão muitas vezes mais poderosas do que os computadores existentes ao burlarem as leis da física.

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A Microsoft diz que tem uma abordagem diferente que tornará sua tecnologia menos propensa a erros e mais adequada para uso comercial. Se funcionar. Nesta segunda-feira (11), a empresa apresentou uma nova linguagem de programação chamada Q Sharp — lê-se “quê sharp” — e as ferramentas que ajudam os programadores a desenvolverem software para computadores quânticos.

A empresa também está lançando simuladores que permitem aos programadores testar esse software em um computador tradicional ou através do Azure, seu serviço de computação em nuvem.

As máquinas são uma das tecnologias avançadas, juntamente com a inteligência artificial e a realidade aumentada, que a CEO da Microsoft, Satya Nadella, considera crucial para o futuro da sua empresa. A Microsoft, como a IBM e o Google, provavelmente alugarão o tempo de computação nessas máquinas quânticas pela internet na forma de serviço.

Em 2011, a D-Wave Systems se tornou a primeira empresa a vender um computador quântico, embora sua tecnologia seja controversa e só consiga realizar um subconjunto de cálculos matemáticos. O Google e a IBM produziram máquinas que se imagina estejam próximas de alcançar a “supremacia quântica” — a capacidade de enfrentar um problema muito complexo para resolver em qualquer supercomputador convencional. A IBM e startup Rigetti Computing também têm softwares para suas máquinas.

A Microsoft, por outro lado, ainda está tentando construir uma máquina funcional. Ela busca um novo design baseado no controle de uma rara partícula chamada férmion de Majorana que ninguém tinha certeza sequer de que existisse até alguns anos atrás. Engenheiros estão próximos de controlar o férmion de Majorana de maneira que lhes permita realizar cálculos, disse Todd Holmdahl, chefe dos esforços de computação quântica da Microsoft, em entrevista. Holmdahl, que liderou o desenvolvimento do Xbox e dos óculos de realidade mista HoloLens, ambos da Microsoft, disse que a empresa terá um computador quântico disponível no mercado dentro de cinco anos.

“Estamos falando com vários clientes e propondo serviços de inspiração pela quântica para certos problemas”, acrescentou.

Computação quântica: o que significa

Esses sistemas empurram os limites de como funcionam os átomos e outras partículas minúsculas. Enquanto os computadores tradicionais processam bits de informação como uns (1) ou zeros (0), as máquinas quânticas confiam em “qubits” que podem ser um ou zero ao mesmo tempo. Então, dois qubits podem representar quatro números simultaneamente, três qubits podem representar oito números e assim por diante. Isso significa que os computadores quânticos podem realizar cálculos mais rápidos que as máquinas tradicionais e resolver problemas que são muito mais complexos.

As aplicações podem incluir coisas como criar novos medicamentos e novos materiais ou resolver problemas complexos de química. O “aplicativo definitivo” da computação quântica é descobrir uma maneira mais eficiente de sintetizar amônia para fertilizantes — um processo que atualmente consome 3% do gás natural do mundo, de acordo com Krysta Svore, que supervisiona os aspectos de software do trabalho quântico da Microsoft.

A tecnologia ainda está emergindo de uma longa fase de pesquisa, e suas capacidades são muito debatidas. Até agora, pesquisadores só conseguiram manter qubits em um estado quântico durante frações de um segundo. Quando os qubits caem de um estado quântico, eles produzem erros em seus cálculos, o que pode negar qualquer benefício de usar um computador quântico.

A Microsoft diz que usa um design diferente — chamado um computador quântico topológico — que, em tese, criará qubits mais estáveis. Isso poderia produzir uma máquina com uma taxa de erro de 1.000 a 10.000 vezes melhor do que os computadores que outras empresas estão construindo, disse Holmdahl.

Reduzir ou corrigir os erros nos cálculos quânticos é essencial para que a tecnologia atenda seu potencial comercial, disse Jonathan Breeze, um pesquisador que trabalha em materiais avançados no Imperial College London. A menor taxa de erro do design da Microsoft pode significar que ele é mais útil para atacar aplicações reais — mesmo com um número menor de qubits, talvez menos de 100. Svore disse que sua equipe já provou matematicamente que os algoritmos que usam uma abordagem quântica podem acelerar as aplicações de aprendizado de máquinas substancialmente — permitindo que elas funcionem até 4 mil vezes mais rápido. (O aprendizado de máquina é um tipo de inteligência artificial por trás de avanços recentes na habilidade dos computadores para identificar objetos em imagens, traduzir idiomas e dirigir carros).

“Queremos resolver os problemas insolúveis de hoje e temos uma oportunidade com uma tecnologia única e diferenciada para fazer isso”, disse Holmdahl.