Casos de uso da computação quântica são uma promessa, mas seu impacto nas organizações será grande

Quão próximos estamos da computação quântica? Certamente não tão próximos a ponto de que a tecnologia possa criar valor para as organizações no curto prazo, mas também não tão distantes que não tenhamos que nos preparar para a tecnologia. Mas os CIOs estão preparados?

Uma pesquisa da TechRepublic perguntou a profissionais de tecnologia o que eles sabem e o que não sabem sobre computação quântica. Os resultados mostram que a computação quântica é um mistério para a maioria: 90% afirmam que têm pouco ou nenhum entendimento a respeito.

Apesar disso, 58% dizem que a computação quântica terá algum impacto sobre suas empresas, embora 53% não saibam exatamente nem qual nem onde.

Isso mesmo: embora não compreendam bem a tecnologia, CIOs pensam que ela terá algum efeito – não se sabe qual – sobre a organização – não se sabe onde. E eles não estão sozinhos.

Há muita promessa em torno da computação quântica, embora não se tenha ainda uma solução transformadora baseada nela. Entretanto, hoje, muito já se sabe, em função dos vários testes e desenvolvimentos realizados com a tecnologia nos últimos anos. E é isso que os CIOs precisam saber. Segundo matéria da McKinsey:

O potencial é tão grande, e os avanços tecnológicos, tão rápidos, que todo líder precisa ter uma compreensão básica de como a tecnologia funciona, os tipos de problemas que ela pode resolver e como se preparar para aproveitar seu potencial.

Partindo disso, neste artigo, vamos esclarecer o que é computação quântica, como são os computadores quânticos, aplicações, mercado e desafios.

O que é computação quântica?

Computação quântica é uma tecnologia emergente que tenta resolver problemas difíceis demais ou até impossíveis para os supercomputadores tradicionais, por meio de uma abordagem de computação baseada em uma unidade básica completamente diferente: os qubits – em vez dos bits.

Enquanto os bits têm duas possibilidades – cara ou coroa, digamos – os qubits são como moedas girando sobre uma mesa, e podem cair tanto em cara quanto em coroa, mas também numa superposição e até emaranhado de estados, isto é, num comportamento cara-coroa simultâneo – um comportamento quântico.

Na prática, é esse comportamento que permite que computadores quânticos rodem vários cálculos ao mesmo tempo, com múltiplas fontes de dados, com uma escala enorme.

Como são os computadores quânticos?

Computadores quânticos são máquinas caras e complexas, desenvolvidas por poucas empresas.

Há computadores quânticos experimentais em laboratórios de universidades, em empresas privadas e startups, mas também computadores que fazem parcialmente o que um computador quântico completo faria.

A IBM, por exemplo, oferece acesso via cloud a seus processadores quânticos desde 2016; a Rigetti Computing, desde 2017; já a D-Wave oferece sua solução de abordagem quantum annealing desde 2010.

Mas as opções já comercializadas são poucas, além de terem um número baixo de qubits.

A maioria dos computadores quânticos têm menos de 100 qubits, o que significa que não há computador quântico que resolva um problema com mais rapidez do que um comportador já existente.

Os fornecedores, no entanto, esperam modificar logo esse cenário: eles trabalham para aumentar esse número de qubits, que será fundamental para garantir aplicações significativas da tecnologia para gerar valor para o negócio. A IBM, por sinal, anunciou um roadmap de 1.000 qubits para 2023, que pode ser um marco para a criação de valor.

Aplicações da computação quântica

Hoje, a computação quântica ainda não resolve nenhum problema relevante de negócio. No entanto, muita energia está sendo posta na conexão da pesquisa em computação quântica com a indústria, já que a comercialização de tecnologia quântica é uma prioridade para os centros de pesquisa.

O campo está avançando rapidamente em pesquisa e desenvolvimento de aplicações e provas de conceito, em busca da geração de valor e de mais confiança.

Algumas aplicações potenciais já são vistas no horizonte:

• Resolução de problemas matemáticos
• Inteligência artificial quântica
• Treinamento de modelos de deep learning
• Cibersegurança
• Desenvolvimento de baterias com maior capacidade e velocidade de carregamento
• Processamento com baixa energia
• Simulação de moléculas pequenas e complexas, como enzimas.

Mercado da computação quântica

Setores como logística e transporte, financeiro, energia, farmacêutico, químico e industrial, em que a computação quântica tem grande potencial, já estão envolvidos em experimentos.

O mercado da computação quântica é formando por provedores de poder de processamento quântico e por companhias que agem como intermediadores entre estes e os consumidores, que ajudam as organizações a começar experimentos com computação quântica, com soluções que vão desde treinamentos a softwares.

A McKinsey prevê que até 2030 apenas de 2.000 a 5.000 computadores quânticos estejam em operação no mundo. Segundo a consultoria, a computação quântica como serviço poderá ser ofertada muito antes – já entre 2022 e 2026 – pelos provedores de cloud. Com isso, as organizações poderão apostar em soluções híbridas, entre computação quântica e convencional.

Desafios da computação quântica

1. Falta de coerência e ruído

Os qubits são extremamente sensíveis. Quando qubits são expostos a fatores ambientais ou postos em um conjunto muito grande para trabalharem juntos, surgem ruídos e falta de coerência.

O que acontece é que um qubit interfere em outro, criando quaisquer combinações, o que não ocorre em um ambiente de bits. Com isso, inputs podem ser perdidos ou alterados, levando a resultados errados.

2. Fragilidade dos qubits

Os qubits são mais propensos a erros, são difíceis de controlar e estão sempre à beira de sair de seu estado quântico. Hoje, para manter a estabilidade dos qubits, por exemplo, os computadores são mantidos em ambientes extremamente frios, a temperaturas abaixo de zero, algo impraticável no ambiente de negócio.

3. Escalabilidade

Um dos maiores desafios da computação quântica é construir computadores que contenham qubits suficientes para executarem cálculos úteis para as organizações.

Computação quântica: o horizonte

A computação quântica está em sua infância e, na sua forma atual, nenhum CIO pode esperar obter muito valor dela em curto prazo. Muitos marcos de desenvolvimento precisam ser ultrapassados antes de que a tecnologia se traduza em impactos visíveis para o negócio.

Ainda assim, empresas de setores imediatamente impactados não consideram que é cedo demais para se envolver. Muitas já estão se preparando para desfrutar com agilidade e pioneirismo o poder da computação quântica daqui a cinco a dez anos por meio de experiências e PoCs.

Sem dúvida, a construção de aprendizado consolidado diminuirá as barreiras e a curva de aprendizado para elas entrarem na computação quântica quando a tecnologia estiver madura para proporcionar valor.

E a sua organização? Computação quântica está no horizonte?