O que realmente está acontecendo com os computadores quânticos?

Tenho acompanhado de perto os computadores quânticos há mais de duas décadas e passei os últimos dias reunindo-me com muitas das principais empresas de computadores quânticos, ouvindo palestras e apresentações e ouvindo representantes de várias agências e grupos governamentais na conferência Q2B (Quantum to Negócios) .

Reduzi essas informações em alguns pontos-chave para que as pessoas possam entender onde as coisas estão e para onde estão indo.

Os computadores quânticos agregarão valor no futuro?
Quanto valor é possível no curto prazo?
Quais são os níveis de qubit utilizáveis ​​​​agora?
Como os computadores quânticos se comparam aos supercomputadores normais agora?
Estamos transitando para uma fase diferente?

O que uma empresa precisará fazer para se preparar para obter valor dos computadores quânticos?

Vi dezenas de apresentações e centenas de slides. Este é um gráfico crítico que explica muito sobre a situação dos computadores quânticos. Você tem que gastar algum tempo olhando para este gráfico. No eixo horizontal X, você vê as contagens de qubits. No eixo vertical Y, você vê a probabilidade de obter uma resposta bem-sucedida. Abaixo de 8 qubits você tem cerca de 10% de chance de sucesso.
Em 12-13 qubits, você tem 0.1% de chance de sucesso na obtenção de respostas.

O novo mapeamento ciente de Fire Opal, IA e hardware de bons qubits. Este sistema de supressão de erros permite que a chance de sucesso com 16-24 qubits atinja 10% de chance de sucesso em vez de ser inferior a 0.01% (1 em 10,000). Abaixo estão exemplos de como encontrar a resposta certa. A distribuição correta das respostas está à esquerda e o que é encontrado está à direita. Inicialmente sem Fire Opal, a distribuição correta não pode ser encontrada no mar de erros e ruídos.

Mas com o Fire Opal gerenciando a interação com os qubits do hardware quântico, podemos ver visualmente que estamos chegando a algo muito mais próximo do que realmente existe.

Q-ctrl oferece cursos online via Black Opal por cerca de US$ 20/mês. Alguém comprometido poderia ler o material em cerca de um ano para obter um certificado que poderia permitir-lhe ser empregado de forma útil na indústria de computação quântica.

O Fire Opal pode ser testado gratuitamente e seus computadores quânticos acessados ​​na nuvem estão disponíveis para experimentos iniciais.

Estarei fazendo outros artigos para repassar mais sobre o que está e estará acontecendo com os computadores quânticos. Existem várias abordagens promissoras que poderiam permitir à indústria obter avanços revolucionários.

Estamos atualmente na fase de aprendizagem e descoberta de pesquisas e algumas das pesquisas permitem abordagens inspiradas na física e na computação quântica usando computação analógica e clássica para alcançar resultados melhores e úteis. O esforço e o desafio na tentativa de resolver a computação quântica em escala estão gerando benefícios científicos secundários. Alguns desses novos insights são valiosos.

Estamos mudando de muito trabalho em 1-15 qubits e alguns trabalhos em 25 qubits ou mais e alguns experimentos e tentativas com grandes sistemas qubit. Estamos entrando em uma fase em que há trabalho regular e útil entre 15 e 25 qubits. Existem também supercomputadores regulares que simulam sistemas quânticos. Isso está acontecendo em 39 qubits. No entanto, os 39 qubits são recursos de supercomputador. É mais fácil e barato acessar os pequenos sistemas quânticos reais. É necessário muito trabalho para aperfeiçoar algoritmos e outros métodos com sistemas menores e baratos antes que execuções em grande escala sejam tentadas em hardware caro. É como trabalhar em estações de trabalho de servidores antes de experimentar o supercomputador.

Também há muita exploração e estudo em torno das questões. Queremos saber quais são as questões realmente boas e como podemos decompô-las usando a análise humana, de modo que apenas a parte realmente difícil que precisa do quantum real seja feita no quantum real. Podemos experimentar em computadores normais e em sistemas de simulação “falso quânticos”.

Quando finalmente conseguirmos os avanços, haverá uma mistura de sistemas muito grandes. Mais de 300 qubits em recozimento fotônico, mais de 1000 qubits em sistemas supercondutores, talvez milhares e milhões de qubits e todos terão diferentes níveis de mitigação de erros, supressão de erros e talvez correção de erros. Mesmo quando o hardware chegar, ainda estaremos usando todas as ferramentas para entender e verificar problemas realmente difíceis, determinando as questões e a maneira correta de atacar essas questões e possíveis respostas.

Haverá compensações de custos e benefícios e análises de valor ao longo do caminho.

É como sequenciar o genoma. Custou US$ 3 bilhões inicialmente, mas depois caiu para US$ 100 e se tornou mais preciso. Demorou décadas. Depois tivemos que aprender como usar os dados e transformá-los em informações e depois obter insights e depois obter resultados.

É também como decifrar o código Enigma nazista da Segunda Guerra Mundial. Você tem milhares de decifradores de código em Blechly e pessoas realmente inteligentes trabalhando para resolver o problema e avançar na compreensão ao longo dos anos e descobrir como tornar o problema mais tratável.

Se os problemas não fossem extremamente difíceis e valiosos, não haveria sentido nem necessidade de computadores quânticos.

Há uma estimativa de que a indústria de computadores quânticos naturais possa valer US$ 850 bilhões por ano, o que é 20 vezes mais do que a indústria de computadores de alto desempenho, de US$ 40 bilhões. No entanto, este número é uma suposição. Quem sabe qual é o valor quando você pode resolver grandes questões que são impossíveis de responder agora?

Aqueles que dizem que os computadores quânticos são exagerados e que esse esforço de computação quântica irá falhar estão errados. Amazon, IBM, o laboratório de pesquisa da Força Aérea dos EUA e muitos outros têm os recursos, a paciência e a força para continuar trabalhando nesses problemas e têm a motivação e veem valor no aprendizado, na jornada e no esforço.