Dentro da camada abaixo de zero do computador quântico mais poderoso do mundo

Parece um lustre dourado e contém o lugar mais frio do universo.

O que vejo não é apenas o computador mais poderoso do mundo, mas também tecnologia crítica para a segurança financeira, o Bitcoin, a privacidade governamental, a economia global e muito mais.

A computação quântica é a chave para a forma como as empresas e os países vencerão – e perderão – o resto do século XXI.

Na minha frente, em uma instalação do Google em Santa Bárbara, Califórnia, um medidor suspenso no ar é Willow. Sinceramente, não era o que eu esperava.

Sem telas ou teclados, muito menos câmeras holográficas ou chips de leitura cerebral.

O salgueiro é uma série de discos circulares do tamanho de um barril de petróleo, conectados por centenas de fios de controle pretos, que descem até um refrigerador de banho de hélio líquido de bronze que mantém o microchip quântico um milésimo de grau acima do zero absoluto.

Parece e parece muito anos oitenta, mas se o potencial quântico for realizado, a estrutura de metal e arame da água-viva à minha frente transformará o mundo de muitas maneiras.

“Bem-vindo ao nosso laboratório de IA quântica”, diz Hartmut Neven, chefe de quantum do Google, enquanto atravessamos as portas de alta segurança.

Neven é uma figura lendária, parte gênio técnico, parte entusiasta da música techno, que praticou snowboard aqui direto do festival de música Burning Man – para o qual ele criou a arte. Talvez ele esteja em um universo paralelo – falaremos mais sobre isso mais tarde.

Seu objetivo é transformar a física teórica em computadores quânticos funcionais “para resolver problemas que de outra forma seriam intratáveis”, e ele admite que é tendencioso, mas diz que esses lustres têm o melhor desempenho do mundo.

Grande parte da nossa conversa girou em torno do que não era permitido filmar neste laboratório restrito. Esta tecnologia complexa está sujeita a controlos de exportação, confidencialidade e está no centro da competição pelo domínio comercial e económico. Qualquer pequena vantagem é uma fonte potencial de alavancagem para as empresas nas cadeias de abastecimento globais, desde a dimensão dos novos ingredientes.

Neste templo da alta ciência, a arte e as cores têm um toque distintamente californiano. Cada computador quântico recebe um nome como Yakushima ou Mendocino, cada um deles é envolto em uma peça de arte contemporânea e murais em vários estilos de graffiti adornam as paredes iluminadas pelo forte sol de inverno.

Neven detém o Willow, o mais recente chip quântico do Google, que alcançou dois marcos importantes. Ele disse que isso resolveu “de uma vez por todas” o debate sobre se os computadores quânticos podem fazer coisas que os computadores clássicos não podem.

Willow também resolveu em minutos um problema de referência que levaria ao melhor computador do mundo mais de 10 septilhões de anos, ou seja, mais de um trilhão de trilhões, ou um com 25 zeros, mais do que a idade do universo.

Esse resultado teórico foi recentemente aplicado ao algoritmo de eco quântico, impossível para computadores convencionais aprenderem a estrutura das moléculas a partir da mesma tecnologia usada em aparelhos de ressonância magnética.

Neven explica como ele acredita que este chip quântico de salgueiro será usado “para ajudar a humanidade com muitos de seus problemas agora”.

“Isso nos permitirá descobrir medicamentos de forma mais eficiente”, diz ele. “Isso nos ajudará a tornar a produção de alimentos mais eficiente, nos ajudará a produzir energia, transportar energia, armazenar energia… para enfrentar as mudanças climáticas e a fome humana…”

“Permite-nos compreender melhor a natureza e depois desvendar os seus segredos para criar tecnologias que tornem a vida mais agradável para todos nós”, diz-me ele.

Alguns pesquisadores acreditam que a verdadeira inteligência artificial só será possível com a tecnologia quântica.

Os membros da equipe daqui ganharam o Prêmio Nobel pela pesquisa seminal sobre “qubits supercondutores” usados ​​aqui.

O chip Willow contém 105 qubits. O esforço quântico da Microsoft tem 8 qubitsmas usando um método diferente. A corrida ao redor do mundo é por uma “máquina em escala utilitária” com 1 milhão de qubits que possa projetar química quântica e medicamentos sem erros. A tecnologia é frágil.

O que está acontecendo aqui está sendo observado atentamente em todo o mundo. O professor Sir Peter Knight, presidente do Conselho Consultivo de Estratégia do Programa Nacional de Tecnologia Quântica, disse que Willow abriu novos caminhos.

“Todas as máquinas ainda estão na fase de modelo de brinquedo, cometem erros. Precisam de correção de erros. Willow foi o primeiro a mostrar que é possível corrigir erros, por meio de reparos repetidos, o que leva à melhoria”, disse ele.

Isto coloca a tecnologia no caminho certo para a execução correta de um bilião de operações, talvez dentro de sete ou oito anos, em vez das duas décadas anteriormente estimadas.

Se o primeiro quarto deste século foi definido pela ascensão da Internet e depois da inteligência artificial, os próximos 25 anos serão certamente o início da era quântica.

Imagine tentar encontrar uma bola de tênis entre mil empates. Um computador clássico abre cada um em sequência. Um computador quântico desbloqueia todos eles ao mesmo tempo. Ou, da mesma forma, em vez de exigir cem chaves para abrir cem portas na computação normal, a computação quântica permite abrir cem instantaneamente com uma chave.

Essas máquinas não serão para todos. Eles não se transformarão em telefones, óculos de IA ou laptops. Mas a questão é que o poder desses computadores cresce exponencialmente e todos começam a fazer isso.

Pergunto ao chefe da Nvidia, Jensen Huang, se isso representa uma ameaça ao seu modelo de fornecimento de chips especializados para IA. “Não, um processador quântico será adicionado a um computador no futuro”, respondeu ele.

E um líder do Reino Unido neste campo aponta para o que o mundo quântico tem a oferecer – a capacidade definitiva de descriptografar quase tudo, desde segredos de estado até Bitcoin.

Todas as criptomoedas também precisam ser reexaminadas por causa da ameaça da computação quântica”, disse Sir Peter.

No ano passado, um importante parceiro da Nvidia disse que o Bitcoin ainda estava a anos de distância, com a tecnologia necessária para um blockchain robusto até o final da década.

Fontes da indústria tecnológica referem-se ao processo de “colher agora, desencriptar mais tarde” para descrever como se acredita que as agências estatais armazenam todos os dados encriptados do mundo, no país e no estrangeiro, com a expectativa de que as gerações futuras possam aceder-lhes.

E depois há a corrida ao redor do mundo. A abordagem da China à concorrência comercial por parte dos EUA e do Ocidente é muito diferente.

Com cerca de 15 mil milhões de dólares (11 mil milhões de libras), o total de recursos comprometidos com a tecnologia quântica na China é provavelmente igual ao de todos os programas governamentais no resto do mundo, disse Sir Peter.

Desde 2022, a China publicou mais artigos científicos sobre a questão quântica do que qualquer outro país, esforços liderados por um físico pioneiro chamado Pan Jianwei. É uma parte importante do 14º Plano Quinquenal de Pequim.

A China decidiu impedir que as suas empresas tecnológicas, como a Baidu e a Alibaba, desenvolvessem a sua própria investigação quântica – e concentrou as pessoas e as infra-estruturas numa empresa estatal. A China está tentando avançar com comunicações quânticas e satélites.

No ano passado, Jianwei construiu e testou o computador quântico Xuchangzhi 3.0 usando tecnologia semelhante, embora com uma abordagem diferente da Willow, alegando resultados semelhantes. Abre para uso comercial no outono. Tudo parece um pouco com o Projeto Manhattan da Segunda Guerra Mundial ou com a corrida espacial do século 21 para desenvolver as primeiras armas nucleares.

O Reino Unido é um centro científico de pesquisa quântica. Foi um cientista britânico quem fez pesquisas seminais sobre qubits supercondutores. São dezenas de empresas e pesquisas de ponta. O governo planeja fazer um investimento significativo em torno disso nas próximas semanas. É importante para a economia, uso militar e geopolítica. Espera-se que o Reino Unido seja a terceira potência neste domínio.

De volta ao Willow Lab, talvez ainda mais questões existenciais estejam sendo levantadas. No ano passado, Neven sugeriu que a velocidade fenomenal de Willow apoia alguma noção da existência de um multiverso. Basicamente, essa velocidade pode ser explicada pelo fato de Willow explorar universos paralelos para obter seu poder computacional. Nem todos os cientistas acreditaram.

“Ainda há um debate acalorado”, ele me disse. “Como você aprendeu em sua visita ao laboratório, a razão pela qual os computadores quânticos são tão poderosos é que eles podem tocar de 2 a 105 combinações simultaneamente em um ciclo de clock. Isso faz você questionar onde estão essas coisas diferentes?

Willow não provou isso, Neven tem o cuidado de dizer, mas “sugere que devemos levar essa ideia a sério”.

É a vanguarda das fronteiras mundiais, da tecnologia e do crescimento, e o governo britânico em breve investirá milhares de milhões para alcançar a Willow e os chineses. Parece ficção científica…está rapidamente se tornando um fato econômico.