Um avanço revolucionário na computação quântica surgiu e pode acelerar dramaticamente as capacidades e aplicações da inteligência artificial.
Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, desenvolveram um amplificador altamente eficiente que representa "o amplificador mais sensível que pode ser construído hoje usando transistores". A equipe conseguiu reduzir o consumo de energia para apenas um décimo do necessário pelos melhores amplificadores atuais, sem comprometer o desempenho.
A inovação vem de um design inteligente que só é ativado ao ler dados dos qubits. Esse consumo reduzido de energia ajuda a minimizar a interferência com os qubits e pode viabilizar a construção de computadores quânticos maiores e mais potentes. A leitura da informação quântica é extremamente delicada — até pequenas flutuações de temperatura, ruídos ou interferências eletromagnéticas podem fazer com que os qubits percam seu estado quântico. Como os amplificadores geram calor que causa decoerência, pesquisadores vêm buscando amplificadores de qubits mais eficientes.
Diferente de outros amplificadores de baixo ruído, o novo dispositivo é operado por pulsos, ativando-se apenas quando necessário para amplificação dos qubits, em vez de permanecer continuamente ligado. Como a informação quântica é transmitida em pulsos, um desafio fundamental era garantir que o amplificador fosse ativado rapidamente o suficiente para acompanhar a leitura dos qubits. A equipe de Chalmers resolveu isso utilizando programação genética para permitir o controle inteligente do amplificador, possibilitando que ele responda aos pulsos de qubits em apenas 35 nanossegundos.
Esse avanço é essencial para ampliar os computadores quânticos e acomodar significativamente mais qubits. À medida que o número de qubits aumenta, também cresce o poder computacional do computador e sua capacidade de lidar com cálculos altamente complexos. No entanto, sistemas quânticos maiores exigem mais amplificadores, levando a um maior consumo de energia que pode causar decoerência dos qubits. "Este estudo oferece uma solução para a futura expansão dos computadores quânticos, onde o calor gerado por esses amplificadores de qubits é um fator limitante importante", afirma Jan Grahn, professor de eletrônica de micro-ondas em Chalmers.
A descoberta coincide com pesquisas recentes que demonstram que até mesmo computadores quânticos de pequena escala podem aprimorar o desempenho do aprendizado de máquina utilizando novos circuitos quânticos fotônicos. Esses resultados sugerem que a tecnologia quântica de hoje não é apenas experimental — ela já pode superar sistemas clássicos em tarefas específicas.
Computadores quânticos têm o potencial de resolver problemas muito além do alcance das máquinas mais poderosas de hoje, abrindo portas para descobertas em medicamentos, cibersegurança, inteligência artificial e logística. O amplificador ultrassensível desenvolvido em Chalmers só é ativado quando é hora de ler dados dos qubits. Graças ao seu design inteligente baseado em pulsos, consome apenas um décimo da energia exigida pelos melhores modelos atuais.
Muitos dos atuais grandes modelos de linguagem requerem mais de 1 milhão de horas de GPU para serem treinados, enquanto redes neurais quânticas prometem processar conjuntos de dados complexos e de alta dimensão de forma mais eficiente do que redes neurais clássicas. Além dos ganhos de velocidade, a computação quântica pode revolucionar a IA por meio de algoritmos de otimização aprimorados, simulações de modelos mais sofisticadas e uma redução significativa no consumo de energia para o treinamento de modelos de IA.
"Esperamos que os primeiros avanços significativos em IA Quântica surjam até o final desta década e início da próxima, à medida que passarmos dos dispositivos quânticos ruidosos de hoje para computadores quânticos com correção de erros e dezenas a centenas de qubits lógicos", explica a Dra. Ines de Vega, chefe de Inovação Quântica da IQM. "Essas máquinas nos permitirão ir além dos algoritmos quânticos NISQ puramente experimentais, desbloqueando vantagens práticas e potencialmente inesperadas para aplicações de IA. A fusão da Computação Quântica com a IA tem potencial para um impacto massivo no mundo. Juntas, Quântica e IA podem resolver problemas que computadores clássicos não conseguem, tornando a IA mais eficiente, rápida e poderosa."