Um benchmark criado pelo Sandia National Laboratories, nos Estados Unidos, mostrou que os computadores quânticos ainda estão muito distantes de executar cálculos relevantes para aplicações como a quebra da criptografia RSA-2048 e a modelagem de moléculas complexas.
Chamado de Quantum Universal Operation Performance System (QUOPS), o teste foi aplicado a sistemas da Google, IBM e Quantinuum. A avaliação considera a velocidade das máquinas e o tamanho dos circuitos quânticos que elas conseguem executar corretamente.
O melhor resultado em hardware físico foi de 1.824 QUOPS. Para problemas considerados grandes desafios da computação quântica, seriam necessários entre 250 milhões e 340 milhões de QUOPS. A diferença indica que os computadores atuais precisam ampliar sua capacidade em aproximadamente 100 mil vezes para alcançar esse tipo de aplicação.
Comparação entre arquiteturas
O QUOPS foi desenvolvido para criar uma escala comum entre sistemas diferentes. O teste executa padrões aleatórios de operações entre qubits, buscando representar circuitos semelhantes aos usados em determinados cálculos científicos. Com isso, mede tanto a velocidade quanto o tamanho dos circuitos relevantes que cada máquina consegue processar.
O Helios-1, processador de íons aprisionados da Quantinuum, obteve mais de 1.500 QUOPS e lidou com os maiores cálculos entre os sistemas avaliados. Sua arquitetura permite que os qubits se comuniquem com qualquer outro qubit, mas o deslocamento dos íons torna o sistema relativamente lento.
Os processadores supercondutores da Google e da IBM organizam os qubits em grades rígidas nos chips, o que limita a comunicação entre determinados qubits. Eles alcançaram aproximadamente 200 QUOPS. Em contrapartida, essas máquinas são mais rápidas: o processador Willow, do Google, executou 20 milhões de operações por segundo.
Os resultados mostram que a velocidade, isoladamente, não indica a capacidade de uma máquina para resolver problemas úteis. Um sistema pode executar operações rapidamente e ainda não conseguir processar um circuito suficientemente grande.
Para reduzir a distância atual, o estudo aponta a necessidade de diminuir as taxas de erro, aumentar o número de qubits físicos ou desenvolver arquiteturas mais eficientes. Os autores afirmam que a capacidade computacional precisa crescer em cinco ordens de magnitude, reforçando a importância de abordagens tolerantes a falhas.
O estudo “Benchmarking the computational power of quantum computers”, publicado no servidor de preprints arXiv, apresenta o QUOPS como uma régua comum para acompanhar a evolução dos sistemas e avaliar de forma independente sua capacidade computacional.
