Prepare-se para Unidades de Processamento Quântico Personalizadas

Quando uma empresa deseja desenvolver na vanguarda da tecnologia, ela requer um monte de desenvolvimento desde a base. No reino da computação quântica, isso ainda é verdade; empresas que querem operar nesta área da tecnologia têm que construir praticamente tudo do zero. Mas hoje, a indústria deu um passo importante em direção à aceleração do desenvolvimento de dispositivos quânticos.

Em 28 de março de 2022, a empresa holandesa QuantWare anunciou que clientes interessados podem comprar unidades de processamento quântico personalizadas de 25 qubits (QPU), às quais deram o nome de Contralto. Isso vem na sequência de um anúncio de julho de 2021 de um processador de 5 qubits pronto para uso. A empresa afirma que um dispositivo Contralto personalizado pode ser fabricado, embalado e entregue aos clientes em apenas 30 dias. É um passo convincente para uma indústria emergente que tem potencial para resolver alguns dos problemas computacionais mais difíceis.

Embora o anúncio seja convincente, assim como a ideia de dispositivos quânticos em geral, anúncios como este devem ser avaliados contra o estado atual da tecnologia quântica como um todo. Ainda existem grandes desafios a serem resolvidos além de colocar qubits em um die semicondutor, mas a indústria está seguindo a tendência familiar vista com os computadores clássicos que, em última análise, leva à padronização e comercialização.

A Unidade de Processamento Quântico de 25 qubits da QuantWare

A nova oferta de produto Contralto da QuantWare vem em uma embalagem padrão que seria necessária para interfacear com os computadores quânticos de hoje. Isso inclui um arranjo de conectores coaxiais colocados no topo da embalagem para alimentar sinais de RF para dentro/fora do sistema. Quando dizemos "embalagem padrão", não estamos falando de componentes BGAs ou SOIC; o novo processador se assemelha à embalagem mostrada abaixo.

Apenas porque este produto vem em uma embalagem planar de boa aparência não significa que você pode simplesmente colocá-lo em uma placa de circuito. Existem alguns desafios que precisam ser superados primeiro:

• Você ainda precisa saber como projetar seu circuito quântico com qubits. Isso não é a lógica sequencial/combinacional típica usada em processadores padrão.
• Esses dispositivos funcionam em temperaturas criogênicas, então seu sistema precisará de uma unidade de criorefrigeração para manter partes do sistema na temperatura apropriada.
• O sistema de controle e leitura necessário para sondar os estados dos qubits não está incluído. Neste momento, nenhum desses é hardware de prateleira, tudo é construído sob encomenda.

Ainda não estamos no ponto de comprar chips para smartphones quânticos, mas isso representa um desenvolvimento importante para a indústria e mostra como os processadores quânticos podem seguir uma tendência de desenvolvimento e comercialização semelhante à dos processadores clássicos.

Isso tudo levanta a questão, o que você pode fazer com 25 qubits? Isso representa muito poder de computação? Francamente, não, não é muito poder de computação comparado às fazendas de servidores ou supercomputadores de hoje. No entanto, o acesso a tanto poder de qubit em um pacote pequeno torna esses chips importantes ferramentas de P&D que ajudam os desenvolvedores a construir aplicações muito mais realistas.

Dores de Crescimento Quântico

De qualquer forma, o futuro ainda parece promissor para a computação quântica, tanto em termos de crescimento de mercado, desenvolvimento tecnológico quanto na amplitude de aplicações para essas tecnologias. As estimativas atuais do tamanho do mercado variam de $830 milhões a $5 bilhões até 2024. Wall Street também está entrando no jogo da computação quântica; algumas das startups de computação quântica mais conhecidas foram tornadas públicas através de fusões com SPACs de bilhões de dólares em 2021.

Para todos os sucessos ao longo dos últimos anos, variando de radar quântico emaranhado a estabelecer as bases para uma internet quântica, ainda existem céticos que acreditam que a tecnologia é superestimada. No mesmo dia do anúncio da QuantWare, o MIT publicou um artigo de opinião intitulado “A Computação Quântica Tem um Problema de Hype”, escrito pelo renomado físico Sankar Das Sarma, diretor do Centro de Teoria da Matéria Condensada da Universidade de Maryland (College Park). O artigo do Dr. Sarma tenta nos trazer de volta à realidade da tecnologia quântica atual, destacando os desafios em escalar algo como o processador da QuantWare para bilhões de qubits. Em particular, ele escreve:

Embora eu concorde em grande parte com a observação citada do Dr. Sarma, eu me oporia à ideia de que a tecnologia quântica é toda hype e pouca substância simplesmente porque a escalabilidade é difícil com a arquitetura atual do processador quântico. Imagine se tivéssemos essa atitude nos anos 1950, quando os circuitos integrados monolíticos estavam sendo desenvolvidos na Fairchild, ou novamente em 2002, quando o CTO da Intel, Pat Gelsinger (agora CEO), observou que escalar a arquitetura da CPU na época produziria mais calor do que um reator nuclear. Obviamente, existem desafios de escalabilidade, e eu não acho que seja justo extrapolar uma visão inviável de futuros computadores quânticos baseada em desafios de escalabilidade que existem hoje.

Seja você alguém que pensa que a tecnologia é superestimada ou acha que ela vai mudar o mundo, a indústria está avançando com o desenvolvimento quântico em uma velocidade impressionante. Até agora, o mercado está pontilhado com alguns grandes nomes e uma série de startups inovadoras. Algumas das ferramentas de desenvolvimento e esforços da indústria que apoiam os sistemas de informação quântica incluem:

• Linguagens de programação quântica como Q#, QISKit e Pytket
• Desenvolvimento de pilhas de aplicativos quânticos completas
• Padronização de desempenho, terminologia e evolução por IEEE, ISO, IEC e outros órgãos de normas
• Acesso ao tempo de computação quântica na nuvem para desenvolvimento de aplicativos

Como podemos ver na lista acima, tudo o que está faltando é o hardware! Outras empresas estão visando contagens de qubits muito mais altas para seus processadores. Por exemplo, o processador Osprey de 433 qubits da IBM deve chegar ao mercado este ano, e seu processador Condor de 1.121 qubits é esperado em 2023. O santo graal de um milhão de qubits da computação quântica é previsto para ocupar tanto espaço quanto um centro de dados, de acordo com a startup de computação quântica PsiQuantum.

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