Fabrício Mainenti
RedatorOs protótipos de computadores quânticos atualmente disponíveis estão gradualmente rompendo algumas barreiras. Essas máquinas têm uma fraqueza: cometem erros.
É por isso que Ignacio Cirac, o físico espanhol que, juntamente com Peter Zoller, desenvolveu a base teórica da computação quântica, afirma que é correto identificá-los como protótipos para diferenciá-los dos computadores quânticos totalmente funcionais que, espera-se, chegarão no futuro.
Durante nossa conversa com Ignacio Cirac em junho de 2021, o diretor da Divisão Teórica do Instituto Max Planck de Óptica Quântica explicou que acreditava que os computadores quânticos seriam ferramentas muito valiosas no campo da química quântica, por exemplo, no desenvolvimento de fármacos.
Apenas cinco anos após essa conversa, um marco muito importante ocorreu, convidando-nos a olhar para o horizonte dessa disciplina com um otimismo muito saudável.
Um grupo de pesquisadores da IBM, do Centro RIKEN de Computação Quântica no Japão e da Cleveland Clinic nos EUA realizou a maior simulação de química quântico-clássica até o momento.
Esta é uma conquista significativa por um motivo: representa um enorme avanço na forma como os computadores quânticos podem ser usados em conjunto com supercomputadores clássicos para estudar problemas de química do mundo real.
"Este resultado é um sonho"
O Dr. Kenneth Merz, líder desta pesquisa, afirma que o resultado alcançado por sua equipe é um sonho. Até então, a simulação mais ambiciosa possível nesta área, utilizando um computador quântico, havia recriado uma proteína com apenas 303 átomos.
No entanto, a equipe de Merz conseguiu simular duas proteínas biologicamente relevantes (lisozima T4 e tripsina), bem como as moléculas às quais elas se ligam, em um ambiente aquoso completamente realista, atingindo 12.635 átomos.
Para alcançar esse resultado, eles utilizaram dois processadores quânticos com um total de 94 qubits, executando 9.200 circuitos ao longo de mais de 100 horas e coletando 1,3 bilhão de resultados de medições. Os dados quânticos foram posteriormente processados utilizando o supercomputador japonês Fugaku.
Neste campo, o poder computacional dos computadores quânticos faz toda a diferença, embora o mérito não pertença exclusivamente a essas máquinas.
A estratégia desenvolvida por esses cientistas envolve dividir moléculas grandes em grupos menores e mais fáceis de manipular. Os supercomputadores clássicos resolvem as regiões mais simples, enquanto os sistemas quânticos lidam com as partes mais complexas e computacionalmente exigentes.
Os resultados são então recombinados para obter uma imagem abrangente da molécula. Para realizar essa simulação, os pesquisadores introduziram melhorias tanto nas técnicas clássicas quanto nas quânticas.
No entanto, uma das inovações mais importantes que desenvolveram é o refinamento da forma como o sistema identifica quais partes de uma molécula requerem tratamento quântico detalhado, reduzindo assim o custo computacional geral.
Como acabamos de ver, este é um marco muito importante, embora precise ser contextualizado. Apesar de seu valor, a estratégia desenvolvida por esses pesquisadores ainda não supera as melhores abordagens clássicas. Mesmo assim, demonstra que os sistemas quânticos já podem contribuir para a solução de problemas científicos significativos, especialmente quando integrados à infraestrutura computacional existente.
Imagem de capa | IBM
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