Cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) apresentaram uma nova versão do computador quântico fotônico Jiuzhang que estabelece um desempenho sem precedentes em tarefas de amostragem de bósons gaussianos. O protótipo, batizado de Jiuzhang 4.0, concluiu esse tipo específico de cálculo 1054 vezes mais depressa do que o supercomputador eletrónico mais poderoso disponível atualmente.
Novo patamar para a computação quântica fotônica
A grande evolução do sistema chinês reside na quantidade de qubits fotônicos que consegue manipular simultaneamente. Enquanto o Jiuzhang 3.0 operava com 255 fótons, o modelo 4.0 alcança 3.050 qubits fotônicos. O resultado desse salto é um aumento expressivo na complexidade dos estados quânticos processados e, consequentemente, na velocidade com que o dispositivo entrega respostas.
De acordo com a equipa liderada por Hua-Liang Liu, a máquina é capaz de gerar a amostra de dados mais exigente do teste de bósons em apenas 25 microssegundos, intervalo inferior ao piscar de olhos humano. Para o mesmo problema, foi estimado que o supercomputador clássico necessitaria de um período superior a 1042 anos, valor que ultrapassa largamente a idade do Universo.
Segundo o professor Lu Chaoyang, envolvido no projeto desde os primeiros protótipos lançados em 2020, o grupo já estuda arquiteturas tridimensionais que poderão escalar para trilhões de qubits fotônicos, reforçando o potencial da abordagem ótica na corrida quântica global.
Vantagem colossal demonstrada em amostragem de bósons
O teste utilizado para aferir o desempenho do Jiuzhang 4.0 baseia-se na chamada amostragem gaussiana de bósons, tarefa considerada inviável para computadores clássicos em tempo útil quando a quantidade de fótons envolvidos ultrapassa determinado limiar. Nessa área, o novo protótipo consolidou o que os investigadores descrevem como “vantagem quântica” — ponto a partir do qual um processador quântico supera definitivamente as máquinas eletrônicas mais avançadas.
Para ilustrar a diferença de escala, os cientistas compararam uma simulação de uma hora no Jiuzhang 4.0 com o tempo equivalente que um supercomputador de alto desempenho precisaria para chegar ao mesmo resultado. A conclusão foi que o equipamento clássico demandaria aproximadamente 839 vezes a idade estimada do Universo para concluir o cálculo.
Ainda que impressionante, a proeza não transforma o Jiuzhang 4.0 num computador universal. O dispositivo foi projetado para resolver uma categoria muito restrita de problemas relacionados à interferência quântica de fótons. Supercomputadores eletrônicos, em contrapartida, podem executar uma variedade vasta de algoritmos e aplicações científicas.
Imagem: NewsUp Brasil
Contexto tecnológico e próximos passos
A computação quântica segue hoje por múltiplas rotas de pesquisa, incluindo qubits supercondutores, armadilhas de iões, átomos neutros e sistemas fotônicos. A linha Jiuzhang pertence a este último grupo, no qual partículas de luz transportam e processam informação quântica. Entre as vantagens dessa tecnologia estão a operação a temperatura ambiente e a resistência natural dos fótons a certos tipos de ruído.
Desde que a primeira versão foi anunciada, em 2020, a plataforma chinesa acumula atualizações sucessivas. Cada nova iteração aumentou o número de qubits e a estabilidade dos circuitos óticos, permitindo bater recordes de velocidade e escalar experimentos anteriormente considerados impraticáveis.
Para o futuro, a equipa da USTC pretende integrar fontes de luz mais eficientes, detetores de maior sensibilidade e esquemas de correção de erros adaptados a sistemas fotônicos. As metas divulgadas incluem a transição para matrizes tridimensionais de qubits, passo que pode impulsionar a computação quântica ótica a um patamar de capacidade próximo ao dos processadores quânticos universais em desenvolvimento noutras frentes.
A apresentação do Jiuzhang 4.0 reforça a posição da China num setor estratégico dominado por colaborações internacionais e investimentos de larga escala. Embora focado em um problema específico, o avanço evidencia a rapidez com que a pesquisa em óptica quântica pode evoluir quando combinada a melhorias incrementais em geração, manipulação e deteção de fótons. O resultado obtido sugere que inovações adicionais poderão surgir em ritmo acelerado, encurtando o caminho para aplicações práticas de alto impacto económico e científico.
