Um avanço revolucionário na computação quântica surgiu e poderá acelerar dramaticamente as capacidades e aplicações da inteligência artificial.
Investigadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, desenvolveram um amplificador altamente eficiente que representa "o amplificador mais sensível que pode ser construído atualmente com transístores". A equipa conseguiu reduzir o consumo de energia para apenas um décimo do exigido pelos melhores amplificadores atuais, sem comprometer o desempenho.
A inovação resulta de um design inteligente que só é ativado ao ler dados dos qubits. Este consumo reduzido de energia ajuda a minimizar a interferência com os qubits e poderá permitir a construção de computadores quânticos maiores e mais potentes. A leitura de informação quântica é extremamente delicada — até pequenas flutuações de temperatura, ruído ou interferência eletromagnética podem fazer com que os qubits percam o seu estado quântico. Como os amplificadores geram calor que provoca decoerência, os investigadores têm procurado amplificadores de qubits mais eficientes.
Ao contrário de outros amplificadores de baixo ruído, o novo dispositivo é operado por impulsos, ativando-se apenas quando necessário para amplificar o qubit, em vez de permanecer continuamente ligado. Como a informação quântica é transmitida em impulsos, um dos principais desafios foi garantir que o amplificador se ativasse rapidamente o suficiente para acompanhar a leitura dos qubits. A equipa de Chalmers resolveu este problema utilizando programação genética para permitir um controlo inteligente do amplificador, permitindo-lhe responder a impulsos de qubits em apenas 35 nanossegundos.
Este avanço é essencial para a escalabilidade dos computadores quânticos, de modo a acomodar significativamente mais qubits. À medida que o número de qubits aumenta, também aumenta o poder computacional e a capacidade de lidar com cálculos altamente complexos. No entanto, sistemas quânticos maiores requerem 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 estes amplificadores de qubits constitui um fator limitante importante", afirma Jan Grahn, professor de eletrónica de micro-ondas em Chalmers.
A descoberta coincide com investigações recentes que demonstram que mesmo computadores quânticos de pequena escala podem melhorar o desempenho do machine learning através de novos circuitos quânticos fotónicos. Estes resultados sugerem que a tecnologia quântica de hoje não é apenas experimental — já pode superar sistemas clássicos em tarefas específicas.
Os computadores quânticos têm potencial para resolver problemas muito além do alcance das máquinas mais poderosas da atualidade, abrindo portas na descoberta de medicamentos, cibersegurança, inteligência artificial e logística. O amplificador ultraeficiente desenvolvido em Chalmers só é ativado quando é necessário ler dados dos qubits. Graças ao seu design inteligente baseado em impulsos, consome apenas um décimo da energia exigida pelos modelos topo de gama atuais.
Muitos dos atuais grandes modelos de linguagem requerem mais de 1 milhão de horas de GPU para serem treinados, enquanto as redes neuronais quânticas prometem um processamento mais eficiente de conjuntos de dados complexos e de alta dimensão em comparação com as redes neuronais clássicas. Para além das melhorias de velocidade, a computação quântica poderá revolucionar a IA através de algoritmos de otimização avançados, simulações de modelos mais sofisticadas e uma redução significativa do consumo energético no treino de modelos de IA.
"Esperamos que as primeiras grandes conquistas em IA Quântica surjam até ao final desta década e início da próxima, à medida que passamos 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, Diretora de Inovação Quântica na IQM. "Estas máquinas permitir-nos-ão ultrapassar os 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, a Quântica e a IA poderão resolver problemas que os computadores clássicos não conseguem, tornando a IA mais eficiente, rápida e poderosa."