Coluna de convidados sobre detalhes quânticos: "Os pesquisadores quânticos têm muito a aprender com os erros da comunidade de inteligência artificial"

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Joan Etude Arrow, fundadora e CEO do Quantum Ethics Project, discute o papel do hype no marketing quântico.

By Kenna Hughes-Castleberry publicado em 21 de dezembro de 2023

“Quantum Particulars” é uma coluna editorial convidada que apresenta insights e entrevistas exclusivas com pesquisadores, desenvolvedores e especialistas quânticos que analisam os principais desafios e processos neste campo. Este artigo apresenta as opiniões de Joan Etude Arrow, fundadora e CEO do Quantum Ethics Project, que discute a função e as falhas do “hype” na indústria quântica.

Após o Dartmouth de 1956 Estudo de verão Grupo que estabeleceu o campo da inteligência artificial, recém-formados pesquisadores de IA proclamou que os computadores em breve alcançariam inteligência de nível humano ou melhor. Essas afirmações foram feitas quando os computadores funcionavam com tubos de vácuo, ocupavam uma sala inteira e não tinham os abundantes dados de treinamento da Internet, essenciais para os modelos de IA atuais, como o ChatGPT. Embora não existisse nenhum hardware necessário para uma IA sofisticada, o chamado anos dourados da IA durou até 1974 e viu milhões de dólares investido em MIT sozinho para financiar pesquisas baseadas em promessas exageradas.

Esta história pode parecer familiar para qualquer pessoa próxima da computação quântica. Fale com qualquer pesquisador sério, como fiz nos últimos dois anos em minha busca para entender o hype quântico, e eles lhe dirão que o nível de hype em torno das tecnologias quânticas está próximo do topo de suas preocupações. Os meus colegas temem que, tal como os investigadores dos anos 50, estejamos a exagerar nas capacidades dos computadores quânticos. O hardware de computação quântica ainda está na sua infância e, tal como os tubos de vácuo da década de 1950, os nossos qubits infantis não são suficientemente fortes para arcar com as promessas que lhes fazemos.

Isto é o que quero dizer com hype, que defino como a diferença entre as capacidades prometidas dessa tecnologia e as suas capacidades no mundo real. Os pesquisadores de IA prometeram demais 50 anos antes que o hardware fosse capaz de entregar e, como resultado, a fé mais perdida no terreno – mergulhando a investigação em IA num Inverno de financiamento mínimo e estatuto marginal durante décadas – cujas consequências foram um progresso a passo de caracol no terreno.

Hoje, os pesquisadores quânticos estão flertando com o mesmo desastre. Se não controlarmos o entusiasmo desenfreado do nosso campo, corremos o risco de mergulhar a quantum num inverno próprio. Isto garantiria que as tão necessárias soluções de que a quantum é capaz não chegarão durante anos ou mesmo décadas, enquanto lutamos para fazer avançar o hardware quântico à margem do desenvolvimento tecnológico e sem financiamento suficiente.

Mas este artigo não é uma palestra sobre exageros. Como salientei a partir das minhas próprias experiências, há um amplo acordo na comunidade quântica de que o hype é um problema, agora precisamos decidir o que fazer a respeito. Para complicar a questão está o fato de que o exagero não é uma coisa universalmente ruim. Pode ser um mecanismo saudável para gerar entusiasmo, arrecadar fundos e promover o trabalho de alguém.

Como, então, podemos equilibrar as nossas necessidades de angariar fundos e vender produtos com o imperativo de evitar um inverno quântico através de uma ciência clara e credível?

Acredito que quantificar este diferencial entre a capacidade prometida e a capacidade real é um bom começo. Precisamos de uma métrica de tentativas de credibilidade para qualificar a seguinte questão: Até que ponto a capacidade da sua tecnologia no mundo real está cumprindo o que promete?

No caso dos algoritmos quânticos, a vantagem computacional quântica é o objetivo geral da área. Produzir uma métrica de credibilidade para um algoritmo quântico poderia ser semelhante a estimar o número de qubits que você provavelmente precisaria para obter vantagem quântica e, em seguida, comparar esse número com o maior sistema físico no qual você conseguiu implementar seu algoritmo com sucesso.

Como um exemplo simples: se o seu algoritmo requer pelo menos 100 qubits para funcionar em um regime que os computadores clássicos não podem simular – estabelecendo assim o regime de vantagem quântica – e o seu algoritmo foi concluído em apenas 7 qubits com um erro de solução pré-especificado, então sua relação capacidade real versus promessa é 7/100 = 7%. Quanto mais perto você chegar de 1, mais confiável você se tornará.

É importante ressaltar que esta métrica depende de uma heurística, a quantidade de qubits necessários para ir além da capacidade de simulação quântica dos computadores clássicos. Este número não é fixo, à medida que métodos cada vez mais sofisticados para simulação clássica de sistemas quânticos são desenvolvidos, este limite superior aumentará. Desde que os pressupostos relativos à heurística sejam esclarecidos, a pontuação de credibilidade pode ser uma forma importante de esclarecer o que de outra forma seria uma conversa proibitivamente técnica sobre o progresso que está sendo feito pelos pesquisadores de algoritmos quânticos.

Uma métrica de credibilidade semelhante pode ser produzida em regimes de detecção quântica ou de redes quânticas. Para a detecção quântica, o objectivo global pode ser um sensor quântico, como um GPS sem satélite, que seja portátil o suficiente para ser implantado no campo, por exemplo, na mão de alguém ou num avião. Aqui, a promessa é um certo limite de portabilidade, tamanho físico, peso e sensibilidade em campo.

Esclarecer essas métricas reduziria o entusiasmo e mostraria o progresso em direção à tecnologia quântica útil. Pode contribuir para um discurso de vendas mais sóbrio, mas é essencial para garantir que os investidores, os potenciais clientes e o público em geral tenham uma compreensão precisa de onde estamos hoje e até onde ainda temos de ir.

Essas métricas devem ser vistas como um ponto de partida para lidar com o problema do hype. Nós, da comunidade quântica, devemos trabalhar para desenvolver métricas claras e fáceis de entender que façam sentido para os objetivos de nossos subcampos específicos. Além disso, essas métricas pouco fazem se estiverem enterradas na seção técnica do seu artigo. Estas métricas e os pressupostos dos quais dependem devem estar no centro de todos os resumos de artigos para garantir uma comunicação científica clara e credível dos nossos resultados no futuro.

Depende de nós evitarmos um inverno quântico. Se o sucesso da IA moderna nos ensinou alguma coisa é que, quando chegar, a tecnologia quântica será uma força a ter em conta. Depende de nós quando esse futuro será realizado.

Joan Etude Arrow é fundadora e CEO da Projeto de Ética Quântica. Como Quantum Society Fellow no Center for Quantum Networks, Joan é especializada em aprendizado de máquina quântica, com foco particular em práticas de pesquisa confiáveis que abordam questões de grande interesse na área. Como Diretora Adjunta de Educação e Desenvolvimento da Força de Trabalho da Q-SEnSE, Joan também está focada em tornar a tecnologia quântica mais acessível, especialmente para estudantes de diversas origens.

Tags: AI, algoritmos, campanha publicitária, Joan Etude Arrow, Computação quântica, detalhes quânticos