Bitcoin Q-Day no Horizonte? Novo Chip Quântico da IBM Esperado para Alcançar Outro Marco

Em resumo

• A IBM apresentou os processadores quânticos Nighthawk e Loon na quarta-feira.
• Os 120 qubits e 218 acopladores do Nighthawk suportam circuitos de até 5.000 portas de dois qubits.
• A IBM visa alcançar uma vantagem quântica verificada pela comunidade até 2026 e marcos rumo à tolerância a falhas até 2029.

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A IBM apresentou na quarta-feira os próximos passos do seu roteiro para a computação quântica prática, revelando processadores, software e métodos de fabricação atualizados que, segundo afirmou, 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 realiza uma tarefa que nenhum computador tradicional consegue igualar. A tolerância a falhas é a capacidade de um computador quântico de manter sua performance estável diante de erros. Se o plano da IBM se concretizar, então 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 aproxime a computação quântica do “Dia Q”, os novos processadores ainda estão longe de representar uma ameaça à criptografia que protege o Bitcoin.

Desvendar a criptografia de curva elíptica do Bitcoin exigiria um computador quântico tolerante a falhas com aproximadamente 2.000 qubits lógicos, o que equivale a dezenas de milhões de qubits físicos uma vez que a correção de erros é considerada. O Quantum Nighthawk é um processador de 120 qubits projetado para lidar com cálculos mais complexos enquanto mantém baixas taxas de erro.

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

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

O anúncio da IBM seguiu-se a uma onda de investimento renovado em computação quântica. Em outubro, o Google disse que o seu processador Willow alcançou um aumento de velocidade quântica verificado, completando uma simulação física mais rapidamente do que qualquer supercomputador clássico conhecido. Este resultado renovou os receios sobre a segurança a longo prazo da criptografia do Bitcoin.

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

A IBM também anunciou que está expandindo seu software Qiskit para se adequar ao novo hardware. A empresa afirmou que circuitos dinâmicos no Qiskit melhoraram a precisão em 24% na escala de 100 qubits. 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 planeia 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 avanços no seu processador experimental Quantum Loon, que a empresa afirmou demonstrar todos os componentes de hardware chave necessários para a computação quântica tolerante a falhas. A arquitetura do chip baseia-se em tecnologias já comprovadas em outros sistemas de teste, incluindo “c-couplers” de longo alcance que conectam qubits distantes e a capacidade de redefinir qubits entre operações.

A empresa relatou um aumento de dez vezes na performance de decodificação de erros, alcançando correção em tempo real abaixo de 480 nanosegundos utilizando códigos qLDPC—um marco que, segundo a empresa, foi alcançado um ano antes do previsto.

Para acelerar o desenvolvimento, a IBM moveu a produção de seus chips quânticos para uma linha de wafers de 300 milímetros no Albany NanoTech Complex em Nova Iorque. A transição, disse, dobrou a velocidade de pesquisa, aumentou a complexidade dos chips em dez vezes e permitiu que múltiplos designs de processadores fossem desenvolvidos e explorados em paralelo.

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

“Acreditamos que a IBM é a única empresa posicionada para inventar e escalar rapidamente software quântico, hardware, fabricação e correção de erros para desbloquear aplicações transformadoras,” disse Jay Gambetta, Diretor de Pesquisa da IBM, em um comunicado.