Dentro do covil abaixo de zero do computador mais poderoso do mundo

Parece um lustre dourado e contém o lugar mais frio do universo conhecido.

O que estou analisando não é apenas o computador mais poderoso do mundo, mas tecnologia fundamental para a segurança financeira, Bitcoin, segredos do governo, a economia mundial e muito mais.

A computação quântica é a chave para que empresas e países ganhem – e percam – o restante do século XXI.

Na minha frente, suspensa a um metro de altura, em uma instalação do Google em Santa Bárbara, Califórnia, está Willow. Francamente, não era o que eu esperava.

Não há telas nem teclados, muito menos câmeras holográficas ou chips para leitura cerebral.

Willow é uma série de discos redondos do tamanho de um barril de óleo, conectados por centenas de fios pretos de controle que descem para dentro de um refrigerador de banho de hélio líquido de bronze, mantendo o microchip quântico a um milésimo de grau acima do zero absoluto.

Parece, e se sente, muito anos 80, mas se o potencial do quantum for realizado, a estrutura de água-viva de metal e arame à minha frente vai transformar o mundo, de muitas maneiras.

“Bem-vindos ao nosso laboratório de IA Quântica”, diz Hartmut Neven, chefe de IA Quântica do Google, enquanto passamos pela porta de alta segurança.

Neven é uma figura lendária, parte gênio tecnológico, parte entusiasta da música techno, que se veste como se tivesse feito snowboard aqui direto do festival de música Burning Man – para o qual ele cria arte. Talvez ele tenha feito, em um universo paralelo – falarei mais sobre isso depois.

Sua missão é transformar a física teórica em computadores quânticos funcionais “para resolver problemas que seriam insolúveis” e ele admite que é tendencioso, mas diz que esses lustres têm o melhor desempenho do mundo.

Secret temple of high science

Much of our conversation is about what we are not allowed to film in this restricted lab. This critical technology is subject to export controls, secrecy and is at the heart of a race for commercial and economic supremacy. Any small advantage, from the shape of new components to the companies in global supply chains, is a source of potential leverage.

There is a notable Californian vibe in this temple of high science, in its art and colour. Each quantum computer is given a name such as Yakushima or Mendocino, they are each wrapped in a piece of contemporary art, and various graffiti-style murals adorn the walls illuminated by the bright winter sun.

Neven holds up Willow, Google’s latest quantum chip, which has delivered two important milestones. He said it settled “once and for all” the discussion about whether quantum computers can do tasks that classical computers can’t.

Willow also solved a benchmark problem in minutes that would have taken the best computer in the world 10 septillion years, so more than a trillion trillion, or one with 25 zeros on the end, more than the age of the universe.

This theoretical result was recently applied to the Quantum Echoes algorithm, impossible for conventional computers, which helps learn the structure of molecules from the same technology used in MRI machines.

Neven enumera as formas como acredita que esse chip quântico Willow será usado “para ajudar com muitos problemas que a humanidade enfrenta agora”.

“Isso nos permitirá descobrir medicamentos de forma mais eficiente”, ele diz. “Isso vai nos ajudar a tornar a produção de alimentos mais eficiente, vai nos ajudar a produzir energia, a transportar energia, a armazenar energia… resolver as mudanças climáticas e a fome humana.”

“Isso nos permite entender a natureza muito melhor e, em seguida, desvendar seu segredo para construir tecnologias que tornam a vida mais agradável para todos nós”, ele me diz.

Alguns pesquisadores acreditam que a Inteligência Artificial real só será realmente possível com o quântico.

Membros da equipe aqui acabaram de receber o Prêmio Nobel pela pesquisa original sobre “qubits supercondutores” usados aqui.

O chip Willow tem 105 qubits. O esforço quântico da Microsoft tem 8 qubits, mas usa uma abordagem diferente. A corrida ao redor do mundo é chegar a 1 milhão de qubits para uma “máquina em escala utilitária” que possa fazer química quântica, design de medicamentos, sem erros. A tecnologia é frágil.

O que está acontecendo aqui está sendo observado atentamente ao redor do mundo. O professor Sir Peter Knight, presidente do Conselho Consultivo de Estratégia dos Programas Nacionais de Tecnologia Quântica, afirma que Willow inovou.

“Todas as máquinas ainda estão na fase de modelo de brinquedo, elas cometem erros. Eles precisam de correção de erros. Willow foi a primeira a demonstrar que era possível fazer correção de erros, por meio de repetidas rodadas de reparos, que melhoram”, diz ele.

Isso coloca a tecnologia em um caminho para ser escalada para realizar com precisão um trilhão de operações, talvez em sete ou oito anos, em vez das duas décadas anteriormente previstas.

Se o primeiro quarto deste século foi definido pela ascensão da internet e depois da Inteligência Artificial, os próximos 25 anos certamente serão o início da era quântica.

Como funciona?

Imagine tentar encontrar uma bola de tênis em uma das mil gavetas fechadas. Um computador clássico abre cada um em ordem. Um computador quântico abre todos ao mesmo tempo. Ou, de forma semelhante, em vez de precisar de cem chaves para abrir cem portas na computação normal, o quântico permite que você abra todas as cem, com uma chave, instantaneamente.

Essas máquinas não são para todos. Eles não vão se reduzir a celulares, óculos de IA ou laptops. Mas o ponto é que o poder desses computadores cresce exponencialmente, e todo mundo está entrando no jogo.

Perguntei ao chefe da Nvidia, Jensen Huang, se isso representa uma ameaça ao seu modelo de fornecer chips especializados para IA. “Não, um processador quântico será adicionado a um computador no futuro”, respondeu.

E um dos líderes do Reino Unido na área aponta o que está em aberto no mundo quântico – o eventual poder de descriptografar quase qualquer coisa, desde segredos de Estado até Bitcoin.

“Toda a criptomoeda também terá que ser reexaminada por causa da ameaça da computação quântica”, diz Sir Peter.

Um dos principais parceiros da Nvidia disse no ano passado que, embora o Bitcoin ainda tivesse alguns anos, a tecnologia precisava se tornar um blockchain mais forte até o final da década.

Fontes da indústria de tecnologia se referem ao processo “Colhe Agora, Descriptografe Depois” para descrever como se acredita que agências estatais estejam salvando todos os dados criptografados do mundo, tanto no país quanto no exterior, com a expectativa de que as futuras gerações possam acessá-los.

Corrida global

E então há a corrida pelo mundo. A abordagem da China é muito diferente da corrida comercial nos EUA e no Ocidente.

Com cerca de US$ 15 bilhões (£11 bilhões), o total dos recursos comprometidos com tecnologia quântica na China é possivelmente da ordem de todos os outros programas governamentais do mundo juntos, diz Sir Peter.

Desde 2022, a China publicou mais artigos científicos sobre quântica do que outros países, esforços liderados por um físico pioneiro chamado Pan Jianwei. É uma parte fundamental do 14º plano quinquenal de Pequim.

A China tomou a decisão de impedir que suas empresas de tecnologia como Baidu e Alibaba desenvolvessem suas próprias pesquisas quânticas – e concentrar as pessoas e a infraestrutura em uma empresa estatal. A China está tentando obter vantagem em comunicações quânticas e satélites.

No ano passado, a Pan desenvolveu e testou o computador quântico Zuchongzhi 3.0 usando tecnologia semelhante, embora com uma abordagem diferente da Willow, alegando resultados semelhantes. No outono, foi aberto para uso comercial. Tudo isso lembra um pouco o Projeto Manhattan da Segunda Guerra Mundial para produzir as primeiras armas nucleares, ou a Corrida Espacial do Século XXI.

O Reino Unido é um dos centros científicos da pesquisa quântica. Foi um cientista britânico que fez a pesquisa original sobre qubits supercondutores. Existem dezenas de empresas e pesquisas de ponta aqui. O governo planeja fazer um investimento significativo nesse aspecto nas próximas semanas. É vital para a economia, para uso militar e para a geopolítica. Há esperança de que o Reino Unido seja a terceira potência nessa área.

Universos paralelos

De volta ao laboratório Willow, talvez haja ainda mais questões existenciais sendo feitas. No ano passado, Neven sugeriu que a velocidade sem precedentes de Willow apoiava algumas concepções sobre a existência de um multiverso. Basicamente, essa velocidade pode ser explicada pelo fato de Willow ter acessado universos paralelos para seu poder de computação. Nem todos os cientistas acreditaram nisso.

“Ainda há um debate acalorado”, ele me diz. “Como você aprendeu na visita ao laboratório, o motivo pelo qual os computadores quânticos são tão poderosos é que, em um ciclo de clock, eles podem tocar duas até as 105 combinações simultaneamente. Isso faz você se perguntar onde estão essas coisas diferentes?… Existe uma versão da mecânica quântica para pensar – a formulação de muitos mundos – universos paralelos ou realidade paralela.”

Willow não havia provado isso, Neven foi cuidadoso ao dizer, mas foi “sugestivo de que deveríamos levar essa ideia a sério”.

Esta é a vanguarda da fronteira mundial, da tecnologia, do crescimento, e o governo britânico em breve investirá centenas de milhões para alcançar Willow e os chineses. Parece ficção científica. Está rapidamente se tornando um fato econômico.