A supremacia quântica é a capacidade potencial de dispositivos de computação quântica resolver problemas praticamente impossíveis para os computadores clássicos. A vantagem quântica é o poder computacional para resolver os problemas muito mais rapidamente. Em termos teóricos de complexidade computacional, área que se concentra em classificar problemas computacionais de acordo com a dificuldade inerente e relacionar essas classes entre si, isso geralmente significa fornecer uma aceleração superpolinomial sobre o algoritmo clássico. O termo foi originalmente popularizado por John Preskill, mas o conceito de supremacia computacional quântica, especificamente para simulação de sistemas quânticos, remonta a Yuri Manin e Richard Feynman.

O algoritmo de Shor para fatoração de números inteiros, que é executado em tempo polinomial em um computador quântico, fornece uma aceleração superpolinomial sobre o algoritmo clássico mais conhecido. Embora ainda não provado, acredita-se que o fatoramento é muito difícil usando os recursos clássicos disponíveis. Assim como os números inteiros de fatoração, acredita-se que a amostragem das distribuições de saída de circuitos quânticos aleatórios seja difícil para computadores clássicos.

LEIA TAMBÉM: Google está a caminho de avanço do computador quântico até o final de 2017

O Google anunciou planos para demonstrar a supremacia quântica antes do final de 2017, resolvendo o problema com uma matriz de 49 qubits supercondutores. No entanto, apenas no início de janeiro de 2017 a Intel anunciou o lançamento de hardware quântico. Em outubro de 2017, a IBM demonstrou a simulação de 56 qubits em um supercomputador convencional, aumentando o número de qubits necessários para a supremacia quântica. Em novembro de 2018, o Google anunciou uma parceria com a NASA que “analisaria resultados de circuitos quânticos executados nos processadores quânticos do Google e forneceria comparações com simulação clássica para apoiar estabelecer uma linha de base para a supremacia quântica”. O trabalho teórico publicado em 2018 sugere que a supremacia quântica deve ser possível com uma matriz “tridimensional – bidimensional de 7×7 qubits e cerca de 40 ciclos”.

Em 21 de junho de 2019, a Scientific American sugeriu que a supremacia quântica poderia acontecer em 2019. Em 20 de setembro, o Financial Times informou que “o Google alega ter atingido a supremacia quântica com uma matriz de 54 qbits, dos quais 53 eram funcionais, usados para realizar uma série de operações em 200 segundos que o supercomputador clássico mais avançado, o Summit, levaria cerca de 10.000 anos para resolver”. Detalhe: o Summit, que fica no Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tenessee, é um supercomputador gigantesco desenvolvido pela IBM e Nvidia capaz de realizar 200 quatrilhões de cálculos em um segundo! Façam as contas!

“A dramática aceleração em relação aos algoritmos clássicos conhecidos fornece uma importante realização experimental de supremacia quântica em uma tarefa computacional complexa e anuncia o advento de um nova paradigma computacional muito esperado”, segundo os autores. Embora o sistema só possa, por enquanto, realizar um único cálculo altamente técnico e o uso de máquinas quânticas para problemas práticos ainda está distante, eles chamaram de “um marco para a computação quântica em larga escala” e alegam que o poder das máquinas quânticas deverá expandir a uma “taxa exponencial dupla”, em comparação com a taxa exponencial clássica prevista pela Lei de Moore, que impulsionou os avanços nos chips de silício tradicionais na primeira era da computação.

Os processadores quânticos devem revolucionar completamento áreas como a criptografia, química, bioquímica, ciência dos materiais, agricultura, indústria, além da inteligência artificial e aprendizado de máquina, logística, manufatura, finanças, comunicações e energia. Em especial a inteligência artificial que já é uma revolução da computação clássica.

Enquanto os elementos binários dos computadores clássicos, os bits, representam 0 ou 1, os bits quânticos ou qubits podem representar os dois valores simultaneamente, de acordo com princípios da mecânica quântica. Ao agrupar os qubits, o número de estados que eles podem representar aumenta exponencialmente, possibilitando calcular milhões ou bilhões de possibilidades instantaneamente. No entanto, alguns pesquisadores alertaram contra os exageros, argumentando que isso não sugere que as máquinas quânticas ultrapassem rapidamente os computadores tradicionais.