Waldemir Cambiucci, doutorando da Escola Politécnica (Poli) da USP, recebeu o prêmio de melhor trabalho no 1o Workshop de Redes Quânticas (WQUNETS), durante o Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos (SBRC 2024), pelo projeto de um computador quântico com múltiplas unidades de processamento – os computadores quânticos, disponíveis para usos experimentais e em alguns serviços oferecidos via nuvem para empresas, ainda são baseados em sistemas de processador único, com elevadas taxas de erro, limitando a capacidade e o uso dos dispositivos em cenários complexos.
As pesquisas estão no início, mas a arquitetura distribuída poderá aumentar o potencial dos computadores quânticos em aplicações nas áreas de ciências de materiais, química, inteligência artificial, entre outras, além do mercado financeiro.
“Os computadores clássicos usam bits, unidades básicas de informação que assumem valores de 0s e 1s. Já os computadores quânticos são baseados em bits quânticos, ou qubits, que podem assumir valores 0, 1 ou uma combinação entre eles ao mesmo tempo, num fenômeno conhecido como superposição. Junto com os fenômenos de emaranhamento e interferência, a superposição é característica de um computador quântico, que realiza seu processamento a partir dos princípios da mecânica quântica, oferecendo vantagens na resolução de problemas complexos,” conta Cambiucci, orientado pela professora Regina Melo Silveira, com co-orientação do professor Wilson Ruggiero.
Entre as aplicações potencializadas pelos computadores quânticos estão as simulações moleculares, otimização em logísticas, exploração científica em química ou ciência de materiais, reconhecimento de padrões, entre outras.
“O objetivo do trabalho foi propor uma arquitetura de software para um computador quântico multi-core, ou seja, com múltiplas unidades de processamento, chamadas de QPUs. O desafio nesse tipo de arquitetura está no corte e distribuição do algoritmo quântico entre as unidades presentes”, ressalta o pesquisador. “Ainda é uma tarefa computacionalmente cara criar e manter elas em contato, por isso a segmentação entre processadores quânticos precisa reduzir o custo de comunicação”.
O caminho é longo, mas alguns fornecedores de mercado como IBM, Microsoft, entre outros, já apontam metas para o lançamento de máquinas quânticas multicore ou sistemas distribuídos para os próximos anos. Assim, muita pesquisa ainda está em andamento para a consolidação dessa área. E já vemos no mercado internacional empresas fornecendo componentes de prateleira para a construção de computadores com foco acadêmico e corporativo, para universidades e laboratórios, como Q-Ctrl, Quantum Machines, Zurich Instruments, Bluefors, etc.
