Os computadores quânticos exigem que a computação clássica seja verdadeiramente útil

O ingrediente crítico para tornar um computador quântico verdadeiramente útil pode ser um computador convencional. Essa foi a mensagem de um encontro de pesquisadores neste mês, que explicou que os computadores clássicos são essenciais para controlar computadores quânticos, decifrar os resultados de seus cálculos e até desenvolver novas técnicas para construir computadores quânticos no futuro.

Os computadores quânticos são feitos de qubits – objetos quânticos que podem assumir a forma de átomos super-resfriados ou minúsculos circuitos supercondutores. Quanto mais qubits um computador quântico tiver, mais poderoso computacionalmente ele será.

No entanto, os qubits são frágeis, por isso devem ser cuidadosamente calibrados, monitorados e controlados. Caso contrário, poderiam introduzir erros nos cálculos realizados em computadores quânticos ou tornar esses dispositivos ineficientes. Para controlar os qubits, os pesquisadores recorreram à tecnologia de computação clássica – que discutem em Conferência AQC25 em Boston, Massachusetts, em 14 de novembro.

Hospedado por Máquinas Quânticasque fabrica controladores para diversos tipos de qubits, a conferência AQC25 reuniu mais de 150 pesquisadores, desde professores de computação quântica até CEOs de startups de IA. Em dezenas de apresentações, descreveram o papel da computação convencional como uma tecnologia facilitadora – e por vezes um factor limitante – para o futuro da computação quântica.

De acordo com Shane CaldwellComo cientista da Nvidia, a esperança é que computadores quânticos tolerantes a falhas para problemas úteis só sejam possíveis se forem apoiados por uma infraestrutura de computação clássica em escala de mapa – a escala em que operam atualmente os supercomputadores tradicionais mais poderosos do mundo. Embora a Nvidia não fabrique seu próprio hardware de computação quântica, a empresa revelou recentemente um sistema para conectar processadores de computação quântica (QPUs) com GPUs tradicionais – componentes de computador especializados comumente usados ​​em aprendizado de máquina e computação científica de alto desempenho.

Mesmo quando um computador quântico está funcionando de forma eficiente, sua saída é uma coleção de propriedades quânticas de seus qubits. Isto deve ser traduzido para um formato mais tradicional para ser útil – novamente exigindo dispositivos de computação clássicos.

Pooya Ronagh da start-up 1Qbit, com sede em Vancouver, fala sobre decodificação disso e como a velocidade de um computador quântico tolerante a falhas será determinada pela velocidade operacional de seus componentes clássicos, como controladores e decodificadores. Por outras palavras, o facto de uma máquina cara feita de hardware quântico altamente especializado ter de funcionar durante vários dias ou várias horas para resolver um problema computacional pode ser devido às suas partes não quânticas.

Em outra apresentação, Benjamin Lienhard no Instituto Walther-Meissner de Pesquisa de Baixas Temperaturas, na Alemanha, discutiu como o uso de algoritmos tradicionais de aprendizado de máquina pode tornar a leitura dos estados quânticos de qubits supercondutores mais eficiente. Assim como, Mark Saffman da Universidade de Wisconsin-Madison relataram o uso de redes neurais clássicas para melhorar a leitura de qubits feitos de átomos super-resfriados. Independentemente do tipo de qubit que estudam, os pesquisadores concordam que dispositivos não quânticos ajudarão esses qubits a se tornarem úteis.

propriedade da IBM Blake Johnson apresentou detalhes do decodificador de computação clássico que sua equipe está desenvolvendo como parte dos planos para construir um supercomputador quântico até 2029. O supercomputador usará um esquema de correção de erros não tradicional, e a decodificação eficiente é um de seus maiores desafios.

“Com o passar do tempo, vemos que quanto mais aproximamos a (computação) clássica do QPU, mais podemos levar o desempenho do sistema integrado a novos limites”, disse Jonathan Cohen em Máquinas Quânticas.

Os computadores tradicionais têm até um papel na avaliação do comportamento dos futuros computadores quânticos e de como eles serão construídos. Por exemplo, Medalha Izar em uma startup chamada Quantum Elements diz que versões virtuais – ou “gêmeos digitais” – dos computadores quânticos alimentados por IA da empresa podem informar projetos reais de hardware.

Que Aliança de Escala Quânticaco-presidido pelo ganhador do Prêmio Nobel de 2025, John Martinis, também esteve representado na conferência. Isso exemplifica a importância da cooperação quântica e clássica. A aliança conecta fabricantes de qubit, empresas de computação tradicionais como a Hewlett Packard Enterprise e especialistas em simulação de materiais como a empresa de software Synopsys.

A visão consensual da conferência foi clara: o futuro da computação quântica está a aproximar-se, mas isso deve-se em parte aos especialistas que passaram as suas carreiras a trabalhar no mundo clássico.