Aliança global liderada por John Martinis inicia projeto para construir supercomputador quântico escalável

Um consórcio internacional batizado de Quantum Scaling Alliance deu início a um esforço conjunto que pretende materializar um supercomputador quântico capaz de operar de forma prática e economicamente viável. A nova frente de pesquisa é liderada pelo físico John Martinis, agraciado no presente ano com o Prêmio Nobel de Física, e reúne sete empresas de tecnologia de semicondutores, além da Universidade de Wisconsin. O grupo aposta em qubits supercondutores e na integração com a infraestrutura já existente de supercomputação clássica para superar os principais gargalos de escala que ainda limitam a computação quântica.

Quem está por trás da iniciativa

À frente do consórcio está John Martinis, cofundador e diretor de tecnologia da Qolab. Reconhecido por contribuições pioneiras na área de qubits supercondutores, o pesquisador chefiou, no passado, a equipe de hardware do Google responsável pelo experimento de supremacia quântica. Agora, Martinis comanda uma aliança com perfil híbrido, que combina indústria e academia para atacar desafios de larga escala.

Integram o quadro de participantes:

1QBit — responsável pelo projeto e pela simulação de esquemas de correção de erros tolerantes a falhas, além da compilação de algoritmos quânticos e de estimativas automatizadas de recursos.

Applied Materials — aporta conhecimento em engenharia de materiais, embalagens avançadas e técnicas de nanofabricação, elementos considerados vitais para qubits com menor taxa de erro e maior uniformidade.

HPE — fornece expertise em computação de alto desempenho (HPC) e no desenvolvimento de software que une processamento quântico e clássico em uma mesma infraestrutura.

Qolab — atua no desenho de qubits e de circuitos quânticos, área em que Martinis e sua equipe acumulam experiência de várias décadas.

Quantum Machines — contribui com sistemas de controle híbrido quântico-clássico, operando como ponte entre a lógica quântica e a eletrônica tradicional.

Riverlane — dedica-se a métodos avançados de correção de erros quânticos, elemento indispensável para a operação estável de processadores quânticos de grande porte.

Synopsys — oferece ferramentas de simulação, análise e automação de projeto eletrônico (EDA), além de propriedade intelectual de semicondutores.

Universidade de Wisconsin — assume o desenvolvimento de algoritmos e benchmarks que permitirão avaliar o desempenho do futuro processador em cenários de aplicação real.

O que a aliança pretende construir

O objetivo central é entregar um supercomputador quântico prático e de custo controlado, algo que até hoje permanece fora do alcance de projetos isolados. A proposta envolve arquiteturas baseadas em qubits supercondutores, tecnologia na qual Martinis possui longa trajetória. Esses qubits são mantidos a temperaturas extremamente baixas a fim de preservar estados quânticos por intervalos suficientes para a execução dos algoritmos.

Além de criar o hardware, a Quantum Scaling Alliance foca na integração desse processador com data centers e clusters de HPC já em operação, tirando proveito da infraestrutura de redes avançadas e dos sistemas de armazenamento de alto desempenho. Esse modelo híbrido tem como meta acelerar a adoção industrial ao diminuir custos de instalação e simplificar a transição entre cálculos clássicos e quânticos.

Quando e onde o projeto toma forma

O consórcio surge no mesmo ano em que John Martinis recebeu o Nobel, mas não se limita a uma localização geográfica única. As empresas participantes mantêm laboratórios na América do Norte, Europa e Ásia, e a coordenação das atividades ocorre de maneira distribuída. Reuniões virtuais regulares e intercâmbio de pesquisadores foram planejados para sincronizar avanços de hardware, software e teoria.

Como a coalizão pretende alcançar escalabilidade

A escalabilidade representa o maior desafio da computação quântica contemporânea. Para enfrentá-lo, a aliança divide o problema em camadas. Na base estão os materiais e a fabricação de qubits, incumbência da Applied Materials, que trabalha para reduzir defeitos de fabricação e aumentar a uniformidade entre dispositivos. Em seguida, entram as rotinas de controle quântico, área de atuação da Quantum Machines, cujo papel é garantir a execução sincronizada de milhares de portas lógicas.

Sobre essa infraestrutura repousam os mecanismos de correção de erros quânticos, essenciais porque qubits são sensíveis a ruídos e perdem suas propriedades em frações de segundo. 1QBit e Riverlane concentram esforços em códigos de correção tolerantes a falhas, enquanto a Synopsys disponibiliza ferramentas de simulação que anteveem como esses códigos se comportarão em escala de milhões de qubits.

A camada de software de alto nível, liderada pela HPE, faz a ponte entre o sistema operacional quântico e aplicações do mundo real. A empresa investe na criação de bibliotecas que alocam partes do problema em processadores clássicos e partes em processadores quânticos, seguindo uma filosofia de computação heterogênea. A Universidade de Wisconsin, por sua vez, elabora algoritmos e benchmarks para avaliar o ganho efetivo em química computacional, otimização e ciência dos materiais.

Por que a escalabilidade é decisiva para a computação quântica

A utilidade de um computador quântico cresce exponencialmente com o número de qubits capazes de operar em simultâneo. Entretanto, o acréscimo de cada qubit traz novos desafios de controle, refrigeração e correção de erros. Segundo a própria aliança, nenhum grupo isolado domina todos os componentes necessários para atravessar essa barreira tecnológica. Ao reunir especialistas em hardware, software, materiais e design eletrônico, a Quantum Scaling Alliance espera alcançar o ponto em que a computação quântica deixe de ser uma ferramenta de nicho e possa ser empregada em indústrias inteiras.

Entre os setores visados encontram-se descoberta de medicamentos, pesquisa de materiais avançados, otimização logística e processamento seguro de dados. Tais problemas exigem manipular sistemas intrinsecamente quânticos ou navegar em espaços de busca que crescem de forma combinatória, tarefas nas quais a computação clássica esbarra em limites físicos de energia e tempo.

Antecedentes científicos de John Martinis

Martinis dividiu o prêmio máximo da física com John Clarke e Michel H. Devoret pela demonstração de tunelamento mecânico quântico macroscópico e pela observação da quantização de energia em um circuito elétrico. Esses resultados provaram que fenômenos descritos pela mecânica quântica podem ser replicados em escalas visíveis a olho nu, abrindo caminho para dispositivos quânticos que cabem em laboratórios convencionais.

Na trajetória recente, o pesquisador também liderou a experiência de supremacia quântica no Google, que comparou um processador de qubits supercondutores com os supercomputadores clássicos mais potentes da época. A campanha evidenciou que, mesmo com poucas dezenas de qubits, circuitos quânticos podem executar tarefas específicas de maneira mais rápida que máquinas clássicas.

Impactos esperados em setores industriais

A perspectiva de um supercomputador quântico acessível pode redefinir processos de P&D em empresas farmacêuticas, químicas e de tecnologia de materiais. A simulação de moléculas complexas, hoje limitada por aproximações, tende a ganhar exatidão, encurtando o ciclo de desenvolvimento de novos compostos. Na área de fertilizantes, a modelagem de reações catalíticas pode conduzir a processos produtivos de menor consumo energético, alinhando-se a metas de sustentabilidade.

Outro campo diretamente beneficiado é a otimização. Problemas de roteamento e de alocação de recursos, comuns em cadeias de suprimentos e finanças, podem ser representados por funções de custo que se beneficiam do paralelismo inerente aos qubits. Já no front da segurança da informação, algoritmos quânticos oferecem caminhos tanto para aprimorar métodos de criptografia quanto para validar protocolos resistentes a ataques quânticos.

A Quantum Scaling Alliance declara que pretende superar obstáculos que historicamente impediram a evolução para processadores com milhares ou milhões de qubits. Ao combinar pesquisa acadêmica, fabricação em escala industrial e infraestrutura de computação de alto desempenho, o grupo busca estabelecer um novo patamar tecnológico, no qual a computação quântica seja tratada como parte integrada do panorama computacional global.