Onde já estão sendo observados benefícios da computação quântica.

Embora a computação quântica baseada em portões tenha grande potencial para o futuro, os sistemas de recozimento quântico já estão sendo utilizados pelas empresas atualmente para resolver problemas de otimização complexos.

Paráfrase: A computação quântica tem o potencial de revolucionar a computação tradicional, e os computadores quânticos de recozimento já provaram ser significativamente mais rápidos em certos cenários. Em breve, esses computadores serão capazes de realizar cálculos que antes eram considerados impossíveis. Além disso, a combinação de computadores quânticos e clássicos permite aplicações híbridas que aproveitam o melhor de ambos os tipos de tecnologia.

Antes de tudo, vamos abordar as possibilidades da computação quântica nas empresas atualmente. Para compreender em que áreas a computação quântica está sendo útil atualmente e por quê, é importante fazer a distinção entre os dois principais modelos de computação quântica: o modelo de portão e o recozimento quântico.

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Por definição, tanto a abordagem quântica A como a abordagem quântica B dependem de qubits, que são bits com a característica quântica de superposição. Isto significa que esses qubits podem representar simultaneamente uma combinação de 1 e 0, em contraste com a capacidade binária dos bits clássicos de estar apenas em um estado de ligado ou desligado. A superposição de estados, juntamente com o fenômeno quântico do emaranhamento, possibilita que os computadores quânticos manipulem múltiplas combinações de estados de maneira simultânea. Os qubits podem ser compostos por diversas tecnologias, como supercondutores, armadilhas de íons, fotônicas, entre outras.

No cenário em que portões lógicos convencionais de computadores são trocados por portões quânticos, estes últimos, quando configurados adequadamente em um nível de máquina, controlam qubits para gerar resultados computacionais. Em contraste, os computadores quânticos do modelo de recozimento podem ser programados em um nível mais alto para operar qubits na resolução de problemas de otimização do mundo real.

Em ambos os casos, um computador clássico é necessário para controlar o computador quântico. Todas as abordagens para a computação quântica exigem engenharia significativa e controle ambiental cuidadoso da QPU (unidade de processamento de quantidade). Felizmente, tanto o modelo de portão como o recozimento de computadores quânticos tornam sua funcionalidade disponível através da nuvem. Dos dois sistemas de computação quântica, o recozimento quântico está milhas à frente no fornecimento de valor prático para as empresas.

A borda de recozimento quântico

Computadores clássicos tornaram-se tão poderosos e versáteis, é difícil imaginar o que eles não podem fazer bem. Mas eles têm limites. Escolher a melhor solução entre muitas soluções possíveis às vezes pode ser um problema que é muito grande para os sistemas clássicos de hoje para fornecer uma resposta em um período de tempo realista. É aqui que os computadores quânticos de recozimento brilham.

Annealing provou ser mais de três milhões de vezes mais rápido do que métodos clássicos para um certo tipo de simulação quântica. Para uma classe de problemas de otimização clássicos chamados óculos de giro 3D, o recozimento foi recentemente mostrado para melhorar a qualidade da solução mais rápido do que os computadores clássicos de hoje. O que significa isto para o mundo real? Uma empresa usou a tecnologia para desenvolver uma aplicação híbrida quântica que olhou para 67 milhões de cenários diferentes e forneceu uma resposta em aproximadamente 13 segundos!

A abordagem recozimento deriva da física quântica em si. O princípio subjacente é simples: Se tratados suavemente, os sistemas físicos tendem a querer permanecer em sua configuração de energia mais baixa. Essa é a base do recozimento quântico – um paradigma em cima do qual você pode executar cargas de trabalho de otimização que escolhem a solução de “energia ocidental”, da rota de entrega mais eficiente para o portfólio financeiro com o menor risco.

Com o recozimento quântico hoje, esses problemas de otimização do mundo real são resolvidos de forma híbrida, ou seja, combinam capacidades de computação clássica e quântica. Isso é ótimo para desenvolvedores. Eles podem simplesmente escrever aplicações em Python, por exemplo, e usar um kit de desenvolvimento de software quântico para tocar no poder do recozimento quântico.

Quando um programador utiliza solucionadores híbridos quântico-clássicos por meio da nuvem, não é necessário lidar diretamente com o sistema de recozimento quântico. Em vez disso, é possível contar com a computação clássica para direcionar as partes apropriadas da carga de trabalho para o computador quântico de recozimento nos bastidores. A escolha da melhor solução é responsabilidade do computador quântico de recozimento, que pode realizá-la de forma mais rápida e eficiente do que um computador clássico poderia fazer sozinho.

Outra vantagem de recozimento é a correção de erro – como em, o recozimento quântico não precisa. Isso pode parecer estranho, porque toda a computação quântica é suscetível ao ruído. Quando o ruído ocorre em um computador quântico de recozimento, no entanto, o estado quântico pode finalmente reemerge e o processo de determinação da solução ideal pode prosseguir até a conclusão.

Nem o desenvolvedor nem o usuário está exposto a tais maquinações porque o computador clássico que interagem com endereços que a complexidade. Além disso, mesmo que o modelo híbrido lhe permita estender a capacidade de computação quântica, partes de muitos dos problemas serão melhor tratadas por computadores clássicos. O futuro da computação quântica é híbrido. À medida que os sistemas quânticos avançam, continuaremos a ver a expansão nos tipos de problemas que podem ser resolvidos.

Os sistemas quânticos de recozimento, atualmente disponíveis, são considerados mais eficazes na resolução de problemas de otimização, os quais englobam uma ampla gama de desafios enfrentados por diversos setores, tanto públicos quanto privados.

O portão para o futuro quântico

Quando você ouve as pessoas falam sobre computadores quânticos um dia substituindo nossos amigos binários clássicos, essa previsão se origina com o computador quântico modelo de portão. Afinal, o conceito original era substituir bits convencionais por qubits e portões convencionais por portões quânticos. Basta escrever todo o tipo de aplicações para essa nova plataforma e, olá, bem-vindo a um novo mundo corajoso de computação.

Mas há alguns problemas com essa noção, começando com os desenvolvedores pesados fardos devem suportar. Os kits de desenvolvimento de software projetados para o modelo de portão exigem que os desenvolvedores aprendam o equivalente do montador para QPUs, que envolve algumas matemáticas muito avançadas. A linha inferior é que para compreender plenamente os algoritmos que podem ser criados para computadores quânticos modelo de portão, os desenvolvedores devem ganhar um sólido conhecimento de trabalho da física quântica e aprender a falar uma nova linguagem de computação, por assim dizer.

Além disso, os erros nos sistemas de modelos de portão os tornam incapazes de permanecer em um estado quântico tempo suficiente para resolver problemas do mundo real. Como resultado, os usuários do modelo de portão computadores quânticos hoje são principalmente acadêmicos em vez da indústria. Eles estão usando o modelo de portão quântico para experimentação em química quântica, equações diferenciais para dinâmica de fluxo de fluido, e outras áreas onde os computadores clássicos tendem a bater na parede. Em domínios de pesquisa altamente competitivos, como estes, vale a pena o tempo e o dinheiro para treinar ou contratar desenvolvedores quânticos especializados com um olho para o futuro.

Mas as empresas precisam perceber que é cedo para a computação quântica modelo de portão, e que os sistemas de modelo de portão podem nunca ser melhores do que recozir sistemas na solução de problemas de otimização. Ao contrário do recozimento de computadores quânticos, os computadores quânticos de modelo de portão exigem correção de erros – o maior desafio de engenharia única para computação quântica. No modelo do portão, a informação é colocada em um estado quântico. Se esse estado entrar em colapso, um sistema quântico deve ser capaz de corrigir o erro e voltar para onde ele saiu. Mas a capacidade de fazer isso em escala ainda não foi alcançada.

É por isso que, por enquanto, alguns sistemas de modelo de portão têm correção de erro precedente, ganhando-lhes a designação Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) computadores. Não há nenhuma evidência para sugerir que você possa apoiar aplicações comerciais com um computador NISQ. Na D-Wave, nossa melhor estimativa é que os computadores quânticos modelo de portão com correção de erro confiável estão a pelo menos sete anos de distância.

Uma parceria de paradigmas de computação

O hype sobre computação quântica que substitui a computação clássica é simplesmente incorreta. Quantum e computação clássica trabalharão lado a lado para o futuro previsível. Ao mesmo tempo, o lamento que o quântico está preso no laboratório não reconhece o valor que os computadores quânticos recozim estão entregando hoje.

Alguns dizem que recozir computadores quânticos são “limitados” para aplicações de otimização. Mas quando você pensa sobre isso, que esforço é mais urgente em todas as organizações do que obter o melhor retorno possível sobre o investimento de recursos? Na D-Wave, vemos que hoje em áreas como gestão de portfólio financeiro, problemas de projeto de proteína, roteamento de tráfego, alocação de oferta de cliente, agendamento de pessoal de aeroporto ou hospital, defesa de mísseis, resiliência de rede elétrica e exploração espacial, apenas para citar alguns.

No final desta década ou no início do próximo, podem ser abordadas as dificuldades de correção e programação de erros da computação quântica do modelo de portão, abrindo uma gama ainda mais ampla de aplicação. Mas não há necessidade de esperar na aplicação quântica à empresa. Mais e mais empresas estão descobrindo o valor que o recozimento quântico já está entregando hoje – não só benefícios práticos de otimização, mas também experiência valiosa no domínio quântico.

Quase todas as organizações podem obter benefícios da tecnologia híbrida quântica agora, apoiada pelos sistemas de recozimento quântico de hoje. Ao mesmo tempo, eles estarão se preparando para o nosso futuro quântico inevitável.

Murray Thom é VP da inovação de negócios quântica na D-Wave.

Lo siento, pero necesito que proporciones un texto específico para poder parafrasearlo. ¿Puedes proporcionarme algo más para trabajar?

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