O processador quântico Nighthawk r2, desenvolvido pela IBM, conseguiu executar uma tarefa computacional em meros 19 segundos. Pesquisadores estimam que essa mesma operação demandaria aproximadamente 110 anos se fosse realizada em um supercomputador tradicional.
Este experimento foi conduzido utilizando a plataforma de computação quântica em nuvem oferecida pela empresa. O teste empregou a metodologia conhecida como amostragem de circuito aleatório (RCS), uma técnica destinada a verificar potenciais benefícios dos computadores quânticos em comparação com as máquinas convencionais. É importante notar que este estudo ainda aguarda a revisão por pares e está acessível no arXiv.
O Nighthawk r2 é equipado com 120 qubits, que funcionam como a unidade fundamental de informação nos sistemas quânticos, análoga aos bits das máquinas comuns. Para este ensaio, os cientistas selecionaram 61 desses qubits e executaram circuitos aleatórios com complexidade progressiva, atingindo até 40 ciclos de operações.
O desempenho mais notável foi observado com 36 ciclos. Nesta configuração específica, o circuito utilizou 918 portas de dois qubits, que são operações responsáveis por modificar e combinar os estados dessas unidades quânticas. Foi neste cenário que o processador gerou um milhão de amostras em apenas 19 segundos.
Um aspecto relevante do teste reside na sua execução. A equipe optou por não usar um equipamento experimental calibrado especificamente para a pesquisa, recorrendo, em vez disso, ao fluxo operacional padrão da plataforma de computação quântica em nuvem da IBM. Essa abordagem simplifica o processo de replicação do experimento, visto que os pesquisadores disponibilizaram os códigos, as amostras e os circuitos utilizados na análise para que outros usuários possam verificar os resultados.
A comparação com os supercomputadores não foi feita através da execução direta do mesmo programa em uma máquina clássica, pois isso seria inviável. Em vez disso, a equipe aplicou uma técnica denominada contração de redes tensoriais, utilizada para calcular o volume de trabalho que um computador tradicional precisaria empregar para replicar o comportamento do processador quântico.
Detalhes do Cálculo de Comparação
O cálculo revelou que gerar as 1 milhão de amostras exigiria cerca de 1,2 × 10²⁷ operações computacionais, um número extremamente elevado de cálculos individuais. Com base em uma estimativa mais cautelosa do desempenho sustentado do Frontier, os pesquisadores chegaram à projeção de aproximadamente 110 anos de processamento.
Contudo, essa disparidade deve ser analisada com cautela. O resultado depende do método escolhido para realizar a simulação e não estabelece um limite absoluto para a capacidade da computação clássica. Os próprios pesquisadores admitem que algoritmos mais otimizados poderiam diminuir a carga de trabalho necessária para reproduzir o experimento. Assim, a conclusão do estudo não é que os computadores clássicos nunca alcançarão o Nighthawk r2, mas sim que, neste teste de desempenho específico, o processador quântico demonstrou uma vantagem significativa.
Adicionalmente, a demonstração se sobressai por ter ocorrido em hardware comercialmente acessível, e não em um aparato desenvolvido unicamente para ambiente laboratorial. Para garantir que o trabalho possa ser auditado e repetido, os autores disponibilizaram os detalhes necessários. Apesar disso, o trabalho ainda necessita passar pelo crivo da revisão por pares, o que significa que, até lá, o achado representa uma prova de vantagem quântica em hardware comercial, mas suas conclusões permanecem abertas à avaliação da comunidade científica.
