Bitcoin Q-Day no horizonte? Novo chip IBM Quantum deverá atingir outro marco

A IBM estreou os próximos passos em seu roteiro para a computação quântica prática na quarta-feira, revelando processadores, software e métodos de fabricação atualizados que, segundo ela, ajudarão a impulsionar o campo em direção a uma vantagem quântica verificada até 2026 e marcos no caminho para a tolerância a falhas até 2029.

“Vantagem quântica” refere-se ao ponto em que um computador quântico executa uma tarefa que nenhum computador tradicional consegue igualar. Tolerância a falhas é a capacidade de um computador quântico de manter seu desempenho estável diante de erros. Se o roteiro da IBM se mantiver, o processador Nighthawk da IBM marcaria um passo crucial em direção a um computador quântico comercialmente viável até o final da década.

Embora o anúncio da IBM coloque a computação quântica um passo mais perto do “Dia Q”, os novos processadores ainda estão longe de ser uma ameaça à criptografia que protege o Bitcoin.

Quebrar a criptografia da curva elíptica do Bitcoin exigiria um computador quântico tolerante a falhas com cerca de 2.000 qubits lógicos, o que equivale a dezenas de milhões de qubits físicos, uma vez que a correção de erros é levada em consideração. O Quantum Nighthawk é um processador de 120 qubit projetado para lidar com cálculos mais complexos, mantendo baixas taxas de erro.

Ainda assim, o Q-Day está se aproximando. Espera-se que os primeiros sistemas Nighthawk cheguem aos usuários até o final de 2025, com futuras iterações projetadas para exceder 1.000 qubits conectados até 2028. O chip conecta cada qubit por meio de 218 acopladores sintonizáveis, cerca de 20% a mais do que o projeto Heron anterior da IBM em 2023. A IBM disse que a nova arquitetura permite circuitos cerca de 30% mais complexos, suportando cálculos de até 5.000 portas de dois qubits.

O Nighthawk é o próximo ponto de referência no roteiro Starling da IBM, uma série de etapas anunciadas em julho para entregar um computador quântico tolerante a falhas em grande escala – IBM Quantum Starling – até 2029. Alcançar a meta de fabricar um computador quântico escalável para uso industrial requer avanços significativos na arquitetura modular e correção de erros, entre outros avanços previstos na construção do Starling.

O anúncio da IBM seguiu uma onda de investimentos renovados em computação quântica. Em outubro, o Google disse que seu processador Willow alcançou uma aceleração quântica verificada, completando uma simulação física mais rápido do que qualquer supercomputador clássico conhecido. Este resultado renovou os temores sobre a segurança a longo prazo da criptografia do Bitcoin.

Para apoiar suas ambições quânticas, a IBM fez parceria com Algorithmiq, Flatiron Institute e BlueQubit para lançar um rastreador de vantagem quântica, uma plataforma de código aberto para comparar resultados quânticos e clássicos em experimentos de benchmark.

A IBM também anunciou que está expandindo seu software Qiskit para corresponder ao novo hardware. A empresa disse que os circuitos dinâmicos no Qiskit melhoraram a precisão em 24% na escala de 100 qubit. Uma nova interface C-API conecta o Qiskit a sistemas clássicos de alto desempenho para acelerar a mitigação de erros, reduzindo o custo de extração de resultados precisos, afirma a IBM, em mais de 100 vezes.

Até 2027, a IBM planeja adicionar bibliotecas computacionais para aprendizado de máquina e otimização para ajudar os pesquisadores a modelar sistemas físicos e químicos.

Construindo em direção à tolerância a falhas

A IBM também anunciou progresso em seu processador experimental Quantum Loon, que, segundo a empresa, demonstra todos os principais componentes de hardware necessários para a computação quântica tolerante a falhas. A arquitetura do chip baseia-se em tecnologias já comprovadas em outros sistemas de teste, incluindo “acopladores C” de longo alcance que ligam qubits distantes e a capacidade de redefinir qubits entre operações.

A empresa relatou uma aceleração dez vezes maior no desempenho de decodificação de erros, alcançando correção em tempo real em menos de 480 nanossegundos usando códigos qLDPC – um marco que, segundo ela, ocorreu um ano antes do previsto.

Para acelerar o desenvolvimento, a IBM transferiu a produção de seus chips quânticos para uma linha de wafer de 300 milímetros no Albany NanoTech Complex, em Nova York. A transição, disse ele, dobrou a velocidade da pesquisa, aumentou dez vezes a complexidade do chip e permitiu que vários designs de processadores fossem desenvolvidos e explorados em paralelo.

A IBM disse que as atualizações marcam o progresso contínuo em direção a sistemas quânticos escaláveis ​​e tolerantes a falhas e fornecem a base para demonstrações de vantagem quântica verificadas pela comunidade nos próximos anos.

“Acreditamos que a IBM é a única empresa posicionada para inventar e dimensionar rapidamente software quântico, hardware, fabricação e correção de erros para desbloquear aplicativos transformadores”, disse o diretor de pesquisa da IBM, Jay Gambetta, em um comunicado.