A IBM anunciou nesta terça-feira (10) o Starling, seu inovador sistema de computação quântica projetado para realizar cálculos complexos com alta confiabilidade, utilizando 200 qubits lógicos. Essa tecnologia representa um avanço significativo na busca por superá-la os métodos tradicionais de computação clássica, além de marcar um passo importante rumo à realização de computadores quânticos capazes de resolver problemas até então considerados inviáveis.
Previsivelmente, o Starling estará disponível em 2029 no Data Center da IBM localizado em Poughkeepsie, NY, abrindo novas possibilidades para aplicações práticas em diversas áreas, como pesquisa médica, descoberta de materiais inovadores, criptografia avançada e otimização de processoscomplexos.
O que traz o Starling e por que isso importa
- Capacidade de realizar 100 milhões de operações quânticas sem erro, contando com 200 qubits lógicos, o que é um avanço crucial rumo à computação prática e comercial.
- Utilização de códigos LDPC (low-density parity check), que reduzem drasticamente a quantidade de qubits físicos necessários em comparação aos códigos de superfície tradicionais, otimizando o uso de recursos e facilitando a escalabilidade do sistema.
- Segundo Jay Gambetta, vice‑presidente da divisão quântica da IBM: “Agora é um grande desafio de engenharia, não de ciência”. Essa afirmação reforça que os obstáculos atuais concentram-se na implementação técnica, com grande potencial de transformação social e econômica.
Essa combinação de circuitos robustos e correção de erros automática representa uma evolução importante na direção de uma computação quântica prática e escalável, abrindo caminhos para aplicações em larga escala.
Roadmap de desenvolvimento até o Starling
A IBM detalhou a sequência de avanços tecnológicos que levam ao sistema, incluindo projetos intermediários que integram novas tecnologias e consolidam o caminho para a computação quântica tolerante a falhas:
- 2025: Loon – implementação de elementos de conexão LDPC para testar alta conectividade entre qubits.
- 2025–2028: Nighthawk – processamento de 120 qubits físicos em matriz quadrada, aumentando a profundidade dos circuitos em cerca de 16 vezes, o que melhora a robustez do sistema.
- 2026: Kookaburra – primeiro módulo com memória quântica e lógica, suportando 12 qubits lógicos com distância de código 12 ou 18, promovendo o desenvolvimento de unidades de memória quântica estáveis.
- 2027: Cockatoo – união de múltiplos módulos por meio de barramento universal, escalando a capacidade do sistema enquanto mantém a integridade dos dados.
- 2029: Starling – sistema completo com 200 qubits lógicos, capaz de executar 100 milhões de operações sem erros, consolidando a computação tolerante a falhas.
- 2033: Blue Jay – expansão para até 2.000 qubits lógicos, aumentando a capacidade de processamento e complexidade dos algoritmos suportados.
Arquitetura e inovação técnica
- Incorporação de acopladores de longo alcance (“c‑couplers” e “L‑couplers”) aliados ao multilayer packaging, que facilitam a integração dos códigos LDPC de forma eficiente e compacta.
- Transição do padrão “heavy hex” para uma matriz quadrada, aumentando a conectividade entre os qubits e reduzindo interferências indesejadas, conhecidas como crosstalk, promovendo maior estabilidade.
- Implementação de decodificadores em hardware clássico (FPGAs) capazes de processar dados de syndromes em tempo real, o que melhora o desempenho do sistema e reduz o tempo de resposta na correção de erros.
Computação modular: a nova lógica por trás da arquitetura
A estratégia da IBM para Starling envolve criar unidades autônomas e resistentes a falhas, possibilitando o escalonamento controlado do sistema por meio de uma arquitetura modular. Cada módulo dedicará um dos seus qubits lógicos exclusivamente ao entanglement com outros módulos, formando uma rede distribuída de processadores quânticos altamente interligados.
Essa organização facilita a manutenção e expansão do sistema, além de promover maior eficiência na correção de erros e na realização de cálculos complexos. Ao longo do tempo, essa arquitetura modular evoluirá para unidades completas de computação, conectadas por um Universal Bridge, que facilitará a comunicação eficiente entre os diferentes módulos por cabos de micro-ondas compatíveis com temperaturas criogênicas, operando a 4 Kelvin.
Segundo Gambetta, “Queremos construir este equipamento e trabalhar com nossos parceiros em algoritmos, com muita esperança de que seja o futuro da indústria quântica.”
A evolução seguinte, com o Cockatoo, introduz o conceito de unidades completas de computação quântica, capazes de executar algoritmos universais e de se interligarem através de um barramento físico compartilhado — o chamado Universal Bridge. Esse sistema de interconexão requer cabos de micro-ondas específicos, proporcional à distância de código, promovendo maior eficiência e menor interferência na comunicação.
Para facilitar a operação, a IBM está desenvolvendo circuitos de controle compatíveis com temperaturas criogênicas, conhecidos como Cold CMOS, que operam a 4 Kelvin e simplificam o gerenciamento dos módulos dentro dos refrigeradores de diluição, essenciais para manter a estabilidade do sistema.
Impactos esperados
A IBM acredita que a chegada do Starling abrirá caminho para aplicações práticas em várias áreas, com potencial de transformar setores inteiros da economia e da ciência:
- Descoberta de medicamentos, modelagem de materiais, química quântica e otimização logística e financeira.
- Aumento da profundidade dos circuitos quânticos em até 20.000 vezes em relação aos sistemas atuais, permitindo simulações mais precisas e complexas.
- Desenvolvimento de novas criptografias resistentes à computação quântica, fortalecendo a segurança digital de bancos, governos e empresas.
- Otimização de rotas de entrega, gerenciamento de redes elétricas e sistemas de transporte, graças a algoritmos quânticos avançados capazes de solucionar problemas complexos de forma eficiente.
Jay Gambetta destaca que “Este é um passo importante para enfrentar desafios do mundo real e desbloquear possibilidades para negócios.”
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Um passo além na engenharia de computação quântica
A arquitetura de Starling promete transformar áreas como o desenvolvimento de medicamentos personalizados, materiais inovadores, segurança digital e a otimização de processos complexos. A chegada de computadores quânticos resistentes a falhas é considerada uma revolução na pesquisa e na inovação tecnológica, possibilitando resolver problemas antes considerados fora do alcance mesmo dos supercomputadores mais avançados.
Conforme Gambetta destaca, “Queremos construir e evoluir este sistema, trabalhando com parceiros para que a indústria quântica avance.”
Para mais detalhes, confira a fonte oficial da IBM e a revista Nature.
