O que é computação quântica e por que essa tecnologia precisa estar no horizonte de todo CIO

Por Romeu Gadotti, coordenador de Arquitetura e Governança da Supero Tecnologia

Quão próximos estamos da computação quântica? Uma pesquisa realizada pelo site TechRepublic, uma das principais fontes de informação de profissionais de tecnologia em todo o mundo, identificou que o tema é um mistério para a maioria: 90% afirmam que têm pouco ou nenhum entendimento a respeito. Apesar disso, 58% dizem que ela terá algum impacto sobre suas empresas.

É verdade que há muita promessa em torno desta tecnologia emergente, embora não se tenha ainda uma solução transformadora baseada nela. Em função dos vários testes e desenvolvimentos realizados nos últimos anos, já é possível saber que, certamente, não estamos tão próximos a ponto de que ela possa criar valor para as organizações em curto prazo. Mas tampouco distantes, que não tenhamos de nos preparar para desfrutar dela. Logo, a computação quântica precisa estar no horizonte de todo gestor em TI, os CIOs.

Ainda que seja necessário ultrapassar alguns marcos de desenvolvimento antes que essa tecnologia se traduza em impactos visíveis para os negócios, a percepção é coerente com as conclusões de um outro estudo, produzido pela consultoria global Mckinsey.

O relatório, intitulado Um Plano de Jogo para Computação Quântica, sugere que “o seu potencial é tão grande, e os avanços tecnológicos, tão rápidos, que todo CIO precisa ter uma compreensão básica de como a tecnologia funciona, os tipos de problemas que ela pode resolver e como se preparar para aproveitá-la”. Setores como logística e transporte, financeiro, energia, farmacêutico, químico e industrial, em que a computação quântica tem grande potencial, já estão envolvidos em experimentos.

Na prática, a computação quântica é uma tecnologia que tenta resolver problemas difíceis demais ou até impossíveis para os supercomputadores tradicionais, por meio de uma abordagem de computação baseada em uma unidade básica completamente diferente: os qubits, em vez dos bits. O comportamento desses qubits permite que computadores quânticos rodem vários cálculos ao mesmo tempo, com múltiplas fontes de dados e numa escala enorme.

Os computadores quânticos são máquinas caras e complexas, desenvolvidas por poucas empresas. Há computadores quânticos experimentais em laboratórios de universidades, em empresas privadas e startups, e também computadores que fazem parcialmente o que um computador quântico completo faria.

A IBM, por exemplo, oferece acesso via cloud a seus processadores quânticos desde 2016, a Rigetti Computing, desde 2017, já a D-Wave oferece sua solução de abordagem quantum annealing desde 2010.

A maioria destes computadores têm menos de 100 qubits, o que significa que não há computador quântico que resolva um problema com mais rapidez do que um computador já existente. Os fornecedores, no entanto, esperam modificar logo esse cenário: eles trabalham para aumentar esse número de qubits, que será fundamental para garantir aplicações significativas da tecnologia para gerar valor para o negócio. A IBM, por sinal, anunciou um roadmap de 1.000 qubits para 2023, que pode ser um marco para a criação de valor.

MERCADO E PRINCIPAIS DESAFIOS

O mercado da computação quântica é formado por provedores de poder de processamento quântico e por companhias que agem como intermediárias entre estes e os consumidores, ajudando as organizações a começar experimentos com essa tecnologia, com soluções que vão de treinamentos a softwares.

A McKinsey prevê que, até 2030, de 2 mil a 5 mil computadores quânticos estejam em operação no mundo. No entanto, segundo a consultoria, a computação quântica como serviço poderá ser ofertada muito antes, já entre 2022 e 2026, pelos provedores de cloud. Com isso, as organizações poderão apostar em soluções híbridas, entre computação quântica e convencional. 

Já há energia considerável sendo empregada na conexão de estudos na área relacionados com a indústria, já que a comercialização de tecnologia quântica é uma prioridade para os centros de pesquisa. O campo está avançando rapidamente em pesquisa e desenvolvimento de aplicações e provas de conceito, em busca da geração de valor e de mais confiança. 

Algumas aplicações potenciais já são vistas no horizonte, relacionadas à resolução de problemas matemáticos, inteligência artificial quântica, treinamento de modelos de deep learning, cibersegurança, desenvolvimento de baterias com maior capacidade e velocidade de carregamento, processamento com baixa energia e simulação de moléculas pequenas e complexas, como enzimas.

Mas ainda há desafios técnicos e operacionais, que precisam ser vencidos nos próximos anos, se quisermos tirar proveito dessa tecnologia em médio prazo. O primeiro deles diz respeito à sensibilidade dos qubits que, quando  expostos a fatores ambientais ou postos em um conjunto muito grande para trabalharem juntos, geram ruídos e falta de coerência. O que acontece é que um qubit interfere em outro, criando quaisquer combinações, o que não ocorre em um ambiente de bits. Com isso, inputs podem ser perdidos ou alterados, levando a resultados errados.

Depois, os qubits são mais propensos a erros, são difíceis de controlar e estão sempre à beira de sair de seu estado quântico. Hoje, para manter a estabilidade dos qubits, por exemplo, os computadores são mantidos em ambientes extremamente frios, a temperaturas abaixo de zero, algo impraticável no ambiente de negócio. Por último, é preciso encontrar maneiras de viabilizar a escalabilidade. Um dos maiores desafios da computação quântica é construir computadores que contenham qubits suficientes para executarem cálculos úteis para as organizações.

Sem dúvida, a construção de conhecimento consolidado diminuirá as barreiras e a curva de aprendizado para estes setores entrarem na computação quântica quando a tecnologia estiver madura para proporcionar valor, o que deve ocorrer daqui a cinco a dez anos.

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