Uma startup canadiana chamada Xanadu construiu um computador quântico que, segundo afirma, pode ser facilmente ampliado para alcançar o poder computacional necessário para enfrentar desafios científicos, desde a descoberta de medicamentos até ao desenvolvimento de algoritmos de aprendizagem automática mais eficientes em termos energéticos.
Aurora é um computador quântico “fotónico”, ou seja, processa informação utilizando qubits fotónicos – dados codificados em luz. Na prática, isto significa combinar e recombinar feixes de laser em vários chips, utilizando lentes, fibras e outros equipamentos ópticos, de acordo com um algoritmo. O computador da Xanadu foi concebido de forma a que a resposta a um algoritmo seja representada pelo número final de fotões em cada feixe de laser. Esta abordagem difere da codificação de informação em propriedades de circuitos supercondutores, adotada por empresas como a Google e a IBM.
A máquina apresenta um design modular composto por quatro unidades idênticas, cada uma instalada num rack de servidor padrão, ligeiramente mais alto e largo do que um ser humano médio. Para construir um computador quântico funcional, “basta copiar e colar mil destas unidades e ligá-las em rede”, explica Christian Weedbrook, CEO e fundador da empresa.
A Xanadu prevê que um computador quântico se assemelhe a um centro de dados especializado, composto por inúmeras filas de servidores. Esta abordagem contrasta com a visão anterior da indústria, que imaginava um chip especializado dentro de um supercomputador, semelhante a uma GPU.
No entanto, este avanço, publicado pela empresa na semana passada na Nature, representa apenas um primeiro passo rumo a essa visão. A Aurora utilizou 35 chips para criar um total de 12 bits quânticos, ou qubits. Para se tornarem úteis, os computadores quânticos precisarão de milhares – ou mesmo milhões – de qubits. Em comparação, o computador quântico Willow da Google, lançado no ano passado, conta com 105 qubits (todos num único chip), enquanto o Condor da IBM possui 1.121.
Devesh Tiwari, investigador em computação quântica na Universidade Northeastern, compara o progresso da Xanadu à construção de um hotel: “Eles construíram um quarto e, sem dúvida, conseguem construir vários quartos”, afirma. “Mas ainda não sabemos se conseguirão construir andar após andar.”
Ainda assim, considera o trabalho “muito promissor”.
Os 12 qubits da Xanadu podem parecer insignificantes face aos 1.121 da IBM, mas, segundo Tiwari, isso não significa que os computadores quânticos fotónicos estejam atrasados. O número de qubits reflete mais o nível de investimento do que o potencial da tecnologia.
Além disso, os computadores quânticos fotónicos oferecem várias vantagens em termos de design. Os qubits são menos sensíveis ao ruído ambiental, o que facilita a retenção de informação por períodos mais longos. Também é relativamente simples interligar computadores quânticos fotónicos através de fibra óptica convencional, uma vez que já utilizam luz para codificar informação. A interconexão destes dispositivos é fundamental para a visão da indústria de uma internet quântica, onde diferentes sistemas quânticos comunicam entre si.
Os servidores da Aurora também não necessitam de temperaturas tão baixas como os computadores quânticos supercondutores, afirma Weedbrook, reduzindo assim a necessidade de tecnologia criogénica avançada. Os racks de servidores operam à temperatura ambiente, embora os detetores de contagem de fotões ainda precisem de ser arrefecidos criogenicamente noutra sala.
A Xanadu não é a única empresa a investir em computadores quânticos fotónicos. Outras empresas incluem a PsiQuantum, nos EUA, e a Quandela, em França. Além disso, outros grupos estão a explorar materiais como átomos neutros e iões para construir os seus sistemas quânticos.
Do ponto de vista técnico, Tiwari acredita que nenhum tipo de qubit será o “vencedor absoluto”, mas que diferentes qubits serão mais adequados para aplicações específicas. Os computadores quânticos fotónicos, por exemplo, são particularmente eficientes na execução do algoritmo de amostragem de bósons gaussianos, que pode ser útil para resolver problemas complexos de grafos. “Gostaria que mais pessoas olhassem para os computadores quânticos fotónicos”, afirma.
Isaac Kim, físico da Universidade da Califórnia, em Davis, alerta para o facto de a Xanadu ainda não ter demonstrado a capacidade de correção de erros, considerada essencial para a realização de tarefas úteis, já que a informação armazenada em computadores quânticos é extremamente frágil.
Weedbrook, contudo, afirma que o próximo objetivo da Xanadu é melhorar a qualidade dos fotões no computador, o que poderá reduzir a necessidade de correção de erros. “Quando se enviam lasers através de um meio, seja no espaço livre, em chips ou em fibra óptica, nem toda a informação chega ao destino”, explica. “Ou seja, há perda de luz e, consequentemente, perda de informação.” A empresa está a trabalhar para minimizar essa perda e, assim, reduzir a taxa de erros.
Até 2029, a Xanadu pretende construir um centro de dados quântico com milhares de servidores, totalizando um milhão de qubits.
Sophia Chen