Conheça o DW2, máquina 3.600 vezes mais rápida que supercomputadores

A computação quântica vem sendo exaltada como o futuro do processamento de dados, com a capacidade de realizar cálculos milhares de vezes mais rápido que os supercomputadores atuais ao mesmo tempo em que consome muito menos energia. Nos últimos dois anos, o único aparelho a usar esse conceito que já estava comercialmente disponível, o D-Wave One (DW1), dobrou sua já surpreendente capacidade. E agora ele tem um sucessor que o deixa no chinelo.

Com um hardware que o torna 300 mil vezes mais poderoso que seu antecessor, o D-Wave Two (DW2) atingiu 100 soluções em meio segundo durante um teste comparativo, produzindo resultados 3.600 vezes mais rápidos que as workstations mais avançadas rodando algoritmos de otimização CPLEX top de linha. As outras máquinas necessitaram de meia hora para atingir os mesmos resultados.

Como funciona?

(Fonte da imagem: Reprodução/BBC)

A computação quântica se diferencia do modelo clássico em seu nível mais fundamental. Enquanto os computadores tradicionais dependem dos estados de bits alternados de 1 e 0 para armazenar dados, os quânticos permitem que seus “qubits” existam como 1, 0 ou ambos simultaneamente – o que é chamado de superposição.

Dessa forma, enquanto um PC tradicional explora sequencialmente as soluções potenciais de um problema de otimização matemática, o sistema quântico observa todas as soluções potenciais simultaneamente e fornece não apenas a “melhor” resposta, mas também 10 mil alternativas aproximadas em menos de um segundo, um processo conhecido como “quantum annealing”.

Além disso, o modelo funciona de forma diferente dos computadores tradicionais, que usam portões lógicos para manipular os bits. O sistema D-Wave usa um portão adiabático, que consegue ler os estado de menos energia dos qubits para encontrar uma solução.

Superando o passado

Quando o DW1 original foi lançado, em maio de 2011, ele contava com um chip-set de 128 qubits – o que já é muitas magnitudes mais rápido que a tecnologia de supercomputadores existente – e foi prontamente comprado por laboratórios de pesquisa e companhias de defesa contratadas pelo governo norte-americano. No entanto, o novo DW2 deixa tudo isso para trás, apresentando um arranjo com nada menos que 512 qubits.

Cada qubit é um pequeno processador supercondutor que explora efeitos mecânicos quânticos – que por sua vez são amplificados à medida que mais qubits forem ligados entre si. Caso todos os 509 qubits funcionais do DW2 estivessem conectados uns aos outros, o sistema apresentaria poderes de processamento com 100 ordens de magnitude a mais que seu antecessor.

No entanto, como cada qubit do computador se comunica diretamente apenas com outros sete, formando nodos de oito que se ligam entre si, o DW2 acaba atingindo um desempenho “apenas” 300 mil vezes maior do que o DW1. Nada de se jogar fora, considerando o enorme poderio que a primeira versão já possui.

Custos do poder

(Fonte da imagem: Reprodução/The Washington Post)

Tanta força não vem sem alguns requisitos, no entanto, e o DW2 precisa de condições bastante específicas para funcionar – para não falar extremas. O aparelho opera a temperatura de apenas 0,02 Kelvin, o que é algo 150 vezes mais frio do que as profundezas do espaço interestelar e fica assustadoramente perto do “zero absoluto”. Tudo isso em um vácuo 10 bilhões de vezes mais baixo que a pressão atmosférica padrão.

O dispositivo sofre 50 mil vezes menos interferência magnética graças aos escudos pesados colocados sobre ele. Surpreendentemente, todos esses valores são atingidos com o consumo de 15,5 kW e o aparelho ocupa um espaço de apenas dez metros quadrados – o que é quase nada quando comparado aos milhares de quilowatts e armazéns inteiros tomados pelos supercomputadores tradicionais.

Empresas e instituições de peso, como a Google, a NASA e a Associação de Pesquisa Espacial das Universidades dos EUA, adquiriram seus DW2 em maio do ano passado, o que ajuda a explicar por que a Gigante das Buscas anda comprando empresas de desenvolvimento de IA e robótica. A D-Wave Systems não informa os preços do aparelho, mas a BBC estima um custo de aproximadamente U$ 15 milhões (equivalente a cerca de R$ 34,7 milhões).