No interior de um data center em Manhattan, um computador quântico está instalado em um nicho como um ídolo. Para chegar até ele, os visitantes passam por dois conjuntos de portas deslizantes e por fileiras de máquinas convencionais que ele deverá superar.
O computador foi fabricado pela empresa britânica Oxford Quantum Circuits e instalado para que empresas o utilizem por meio de conexões em nuvem ou por fibra óptica, oferecendo-lhes a oportunidade de experimentar a tecnologia em primeira mão. O hardware de IA da Nvidia ajuda a coluna de cobre e aço a alcançar poderes de cálculo extraordinários, graças à sua capacidade de analisar e prever sistemas complexos, como fluxos financeiros ou reações químicas.
Após anos de falsas promessas, muitas das principais empresas de tecnologia do mundo apostam agora que os computadores quânticos começarão a superar seus equivalentes convencionais até 2030 — com impacto potencialmente enorme em áreas que vão de criptomoedas e serviços financeiros à descoberta de medicamentos.
“Soa realmente futurístico e entendo perfeitamente isso”, diz Gerald Mullally, CEO da OQC, apontando para a base de clientes de sua empresa como um voto de confiança no potencial da tecnologia. “No fundo, é uma aposta que essas empresas estão fazendo de que ‘isso vai acontecer, vai importar e, portanto, quanto antes nos envolvermos, mais prática teremos.'”
Mas alguns cientistas temem que o imenso poder da tecnologia possa colocar em risco a privacidade e a segurança nacional, enquanto outros ainda duvidam que máquinas úteis possam ser construídas.
Hoje, os computadores quânticos não se encontram mais apenas em laboratórios de pesquisa, à medida que empresas exploram suas possibilidades comerciais. Observadores do setor estimam que existem dezenas de sistemas de computação quântica no mundo — número que a consultoria McKinsey prevê que chegará a cerca de 5.000 até 2030.
Os cientistas afirmam que os avanços em desempenho e capacidade serão incrementais.
Ainda assim, os investidores foram entusiasmados por desenvolvimentos como o anúncio da Microsoft, na semana passada, de seu chip quântico de nova geração, o Majorana 2, e sua expectativa de ter um computador quântico capaz de resolver “problemas comercialmente viáveis e razoáveis” até 2029.
Quando a empresa de computação quântica Quantinuum — apoiada pela Honeywell — realizou sua oferta pública inicial [IPO] na Nasdaq neste mês, suas ações foram avaliadas em mais de US$ 15 bilhões. O preço das ações do grupo rival IonQ subiu mais de 700% desde setembro de 2024.
Google e IBM têm como meta a entrega de máquinas úteis até 2030. Sundar Pichai, CEO do Google, afirmou em novembro que a tecnologia se encontrava agora “onde a IA talvez estivesse há cinco anos”.
Os governos também estão fazendo investimentos estratégicos. Os EUA anunciaram no mês passado planos para adquirir participações acionárias no valor de US$ 2 bilhões em nove empresas de computação quântica, incluindo uma startup apoiada por uma firma com vínculos com a família Trump e outra que foi tornada pública por um oficial do Pentágono.
Os céticos apontam para os obstáculos técnicos significativos que ainda existem para a construção de computadores quânticos úteis. As máquinas existentes ainda estão longe de ser suficientemente confiáveis. Os “desafios de engenharia” que os desenvolvedores insistem poder resolver nos próximos anos são formidáveis.
Mas à medida que as novas máquinas começam a indicar que podem superar os computadores convencionais em nichos específicos — o que o setor chama de “vantagem quântica” [quantum advantage] —, o risco de subestimar a importância da tecnologia cresce.
Organizações estão se preparando para a possibilidade do “Dia Q” [Q-Day] — o momento previsto em que os computadores quânticos serão capazes de quebrar os métodos criptográficos dos quais as sociedades modernas dependem.
Não apenas uns e zeros
A pesquisa séria em computação quântica começou na década de 1980 e avançou mais lentamente do que os defensores da tecnologia esperavam.
Originalmente, os pesquisadores queriam verificar se era possível aprimorar os computadores explorando efeitos quânticos incomuns exibidos pela matéria em escalas atômica e subatômica.
Os computadores quânticos podem transcender as limitações do bit binário tradicional, que existe em dois estados, representados por zero e um.
Os bits quânticos, ou “qubits”, por sua vez, podem existir nos dois estados simultaneamente. Isso permite que as máquinas quânticas analisem múltiplas soluções potenciais ao mesmo tempo, em vez de tratá-las uma por uma, como faz um computador convencional.
Uma analogia é a de um labirinto. Enquanto um computador quântico pode examinar o mapa inteiro para encontrar o caminho, uma máquina tradicional continuará explorando becos sem saída até descobrir a rota. O poder de processamento superior dos computadores quânticos deve torná-los mais capazes de generalizar a partir de pequenas quantidades de dados e de filtrar múltiplos padrões complexos.
A tecnologia ainda tem um longo caminho a percorrer para ser plenamente desenvolvida.
Um computador quântico funcional exigirá pelo menos 1.000 qubits lógicos, segundo pesquisa publicada pelo California Institute of Technology em março. O Genesis, da OQC, tem 16.
Mas muitas empresas já estão experimentando a tecnologia por causa do salto de capacidade que ela promete, prevendo usos iniciais das máquinas em áreas como química e ciência dos materiais.
A ideia é que, por causa de seu próprio funcionamento e estrutura, os computadores serão mais capazes de analisar e prever comportamentos químicos determinados por interações atômicas e subatômicas regidas por regras quânticas. Em certo sentido, estarão “falando a mesma língua”, em vez de traduzir uma análise em uma sequência de uns e zeros, como faz um computador tradicional.
Como resultado, uma máquina quântica suficientemente poderosa deveria, em teoria, ser hábil em prever as interações entre fármacos e células vivas que determinam se um novo medicamento funcionará.
Essas possibilidades já levaram empresas de tecnologia a se associar a grupos industriais.
O Google colaborou com a farmacêutica Boehringer Ingelheim em descoberta de medicamentos, com a Bosch em ciência dos materiais e com a Mercedes-Benz em tecnologia de baterias. Também trabalhou com a montadora Volkswagen para pesquisar fluxo de tráfego e otimização.
A Chevron Technology Ventures, braço de venture capital da multinacional petrolífera, foi um investidor recorrente em uma rodada de captação de £260 milhões concluída pela Oxford Quantum Circuits na semana passada. A Chevron afirma que seu investimento reflete seu interesse em tecnologias quânticas em áreas como segurança cibernética, processamento de dados e otimização de sistemas complexos.
Impulsionando os serviços financeiros e combatendo fraudes
Rob Otter, responsável pela pesquisa aplicada de tecnologia global no JPMorgan Chase, afirma que o setor de serviços financeiros também antecipa “benefícios iniciais da computação quântica, à medida que ela é capaz de processar e analisar com eficiência grandes conjuntos de dados que chegam rapidamente, como registros de transações, feeds de mercado ou sinais de risco”.
Ele acrescenta que, com o tempo, a tecnologia “poderá aprimorar a forma como as firmas gerenciam risco, precificam investimentos, otimizam portfólios e detectam fraudes, levando a mercados mais eficientes e melhores resultados para os clientes”.
Em experimentos, as máquinas quânticas também demonstraram potencial para aprimorar a detecção de fraudes, superando limitações dos métodos atuais baseados em IA.
A relativa escassez de casos de fraude faz com que a IA careça de um grande conjunto de dados para aprendizado, e os criminosos mudam seus métodos, o que exige o retreinamento constante dos modelos.
A empresa de tecnologia Unisys afirmou ter obtido resultados promissores em parcerias com a empresa de pagamentos online Paysafe e com o Centro Nacional de Computação Quântica do Reino Unido.
Uma pesquisa de detecção de fraudes da Unisys constatou que a abordagem quântica alcançou zero falsos negativos, enquanto minimizou os falsos positivos. Isso é significativo porque falsos negativos significam fraudes não detectadas, enquanto falsos positivos frustram clientes ao bloquear transações legítimas.
A Mastercard e a OQC também colaboraram em um sistema experimental de detecção de fraudes quântico que apresentou menos falsos positivos do que as técnicas existentes quando testado em dados de acesso público.
A computação quântica “está na interseção de IA, dados e segurança”, afirma Ken Moore, diretor de inovação da Mastercard. Aplicações quânticas futuras poderão se estender a áreas como modelagem de risco e criptografia de próxima geração, acrescenta.
O que o Dia Q significará para a segurança cibernética?
Desde o lançamento dos primeiros computadores quânticos experimentais na década de 1990, cientistas passaram a fazer previsões sobre o Dia Q — a data em que os computadores quânticos serão capazes de quebrar os sistemas criptográficos de uso comum.
Tal desenvolvimento colocaria em risco uma vasta gama de dados confidenciais, que vai de segredos de segurança nacional a registros de saúde e informações financeiras pessoais.
Os métodos criptográficos comuns atuais são baseados na multiplicação de números primos muito grandes. Eles só podem ser quebrados se o computador conseguir descobrir a identidade desses números — o que levaria tanto tempo nas máquinas atuais que se torna impraticável.
Em contrapartida, um computador quântico de tamanho suficiente poderia atacar o problema em um prazo que os criminosos poderiam explorar, já que a tecnologia é capaz de realizar cálculos complexos muito mais rapidamente do que as máquinas convencionais.
A ameaça é ainda maior porque hackers podem roubar dados hoje para decifrá-los após o Dia Q — estratégia conhecida como “harvest now, decrypt later” [coletar agora, decifrar depois].
A perspectiva tem preocupado empresas de criptomoedas. Elas são especialmente vulneráveis porque o roubo de criptoativos pode ser realizado anonimamente e elas dispõem de menos salvaguardas do que os bancos tradicionais. Ayo Akinyele, chefe de engenharia da RippleX, braço de desenvolvimento de blockchain do grupo cripto Ripple, disse ao FT no mês passado que a ameaça quântica “passou de teórica a crível”.
Em todos os setores e governos, as instituições estão se preparando para a possibilidade do Dia Q introduzindo a chamada criptografia pós-quântica. Trata-se de novos algoritmos “seguros contra o quântico”, incluindo três desenvolvidos em 2024 sob a supervisão do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA. Neste ano, o instituto anunciou mais nove algoritmos candidatos, à medida que a batalha para proteger os dados do mundo se intensifica.
Os limites da tecnologia
Quase ninguém no setor vê os computadores quânticos como substitutos das máquinas convencionais, pois a tecnologia será mais adequada para uma faixa relativamente estreita de tarefas altamente complexas.
A história da computação sugere que os dispositivos quânticos provavelmente impulsionarão a demanda pelas máquinas convencionais necessárias para dar-lhes suporte, afirma Timothy Costa, vice-presidente e diretor-geral de quantum da Nvidia. “O que a computação faz é ampliar o bolo”, diz Costa. “O quântico fará o mesmo.”
Ele acrescenta que a mesma lógica sugere que computadores quânticos e IA não disputarão a supremacia, mas sim se alimentarão mutuamente.
À medida que as unidades de processamento quântico no coração das máquinas se tornarem mais capazes, exigirão uma IA mais sofisticada para calibrá-las e realizar a correção de erros.
Alguns especialistas em computação quântica acreditam que os dispositivos poderiam desempenhar um papel na geração de novos dados sintéticos para que modelos de IA aprendam.
A indústria de semicondutores também poderia usar a IA para criar dispositivos quânticos úteis, que por sua vez poderiam encontrar materiais melhores para o design de semicondutores, afirma Costa.
Tudo isso ainda está a pelo menos alguns anos de distância. Alguns cientistas alertam contra a exaltação excessiva de um setor cujos ambiciosos cronogramas questionam. Outros expressam ceticismo sobre a possibilidade de construir máquinas úteis.
Um grande problema que causa falhas operacionais é o “ruído” [noise] — variações aleatórias e interferências que podem levar a erros nos cálculos dos qubits.
Os fenômenos quânticos são frágeis e vulneráveis a perturbações ambientais como calor ou campos magnéticos que podem afetar os resultados.
Os desenvolvedores utilizam técnicas de correção de erros para mitigar tais problemas, mas pesquisadores como Gil Kalai, matemático da Universidade Hebraica de Jerusalém, argumentaram que pode ser impossível tornar essas soluções robustas o suficiente.
O setor enfrenta outros obstáculos técnicos. São necessários avanços em áreas como as interfaces de hardware e software entre os dispositivos e as máquinas convencionais, e no desenvolvimento de algoritmos para rodar nos dispositivos quânticos.
Mas os defensores da tecnologia, como Mullally, da OQC — que argumenta que os computadores quânticos podem ser muito mais eficientes em termos de energia do que seus equivalentes convencionais —, vislumbram uma série de grandes avanços.
Seu grupo prevê que, em meados da próxima década, o modelo Genesis será substituído por novas gerações batizadas de Titan, Athena e Atlas.
Mullally afirma que essa linguagem mítica não deve obscurecer a seriedade do progresso que a tecnologia está fazendo.
“O setor tende a se inclinar… para esse tipo de mundo onírico científico-ficcional em geral”, diz ele. “Mas agora é muito mais real.”
Fonte: Financial Times
Traduzido via Claude