A computação quântica é a próxima grande novidade. Os especialistas estão convencidos disso. Mas ainda levará vários anos até que a tecnologia do futuro saia dos laboratórios. Então, esperar para ver? Isso seria um erro: a T-Systems oferece otimização inspirada em quantum como uma tecnologia de ponte. Assim, as empresas já podem utilizar as vantagens da computação quântica e se preparar para a nova tecnologia.
Os computadores quânticos podem resolver alguns dos problemas industriais mais complexos com mais eficiência do que os computadores digitais clássicos. Os computadores convencionais usam bits como a unidade básica de dados. Eles processam os dados de forma binária, escrevendo o código como 1 ou 0. Eles procedem sucessivamente em suas operações aritméticas: uma operação deve ser concluída para que outra possa ser realizada em seguida. Isso é chamado de processamento em série. Os computadores quânticos são diferentes: eles usam qubits como uma unidade de dados. Os qubits podem assumir vários estados: o valor 0 ou 1 ou, na chamada "superposição", também estados sobrepostos entre 0 e 1. Dessa forma, os computadores quânticos podem executar algoritmos completamente novos. Isso explica por que a tecnologia pode resolver tarefas de computação mais complexas do que os computadores convencionais com muito maior rapidez.
No mundo digital do trabalho, estamos lidando com um número incrível de sistemas que são interconectados e interdependentes. Se você intervir em um sistema, isso terá consequências para os outros. Simular isso é difícil para os computadores convencionais. Eles atingem seus limites principalmente quando se trata de problemas de otimização combinatória e o computador precisa lidar com muitas variáveis. Isso ocorre porque as combinações possíveis aumentam exponencialmente com cada variável. O resultado: o computador calcula e calcula.
Problemas de otimização combinatória podem ser encontrados em qualquer lugar: por exemplo, quando se trata de determinar o fluxo de tráfego ideal, otimizando o controle de semáforos. Ou em uma fábrica de automóveis que deseja determinar as melhores rotas para seus robôs. É exatamente aqui, onde os computadores clássicos atingem seus limites em problemas de otimização combinatória, que os computadores quânticos trazem um novo impulso. Seu princípio funcional é fundamentalmente diferente. Isso oferece a oportunidade de encontrar novas soluções para problemas com muitas variáveis e possibilidades exponencialmente crescentes. Além da otimização, isso também se aplica, acima de tudo, à pesquisa de materiais e moléculas, abrindo um grande potencial na medicina. Mas a tecnologia também apresenta riscos: o chamado "Algoritmo Shor" pode quebrar com eficiência os métodos de criptografia atuais. Portanto, devemos começar a pensar hoje sobre como podemos tornar nossa segurança de TI resistente a quantum.
Embora estejamos falando sobre computação quântica há décadas, ela ainda não está em uso industrial. Por que isso acontece?
É certo que levará vários anos até que a tecnologia esteja pronta para uso prático. A discrepância entre as expectativas e as possibilidades reais que podem ser realizadas no curto e médio prazo é enorme. No entanto, não apenas os cientistas, mas também as empresas já deveriam estar estudando a computação quântica. Somente aqueles que entendem a tecnologia e pesquisam as tecnologias de ponte clássicas podem categorizar e aproveitar as oportunidades oferecidas pela computação quântica em um estágio inicial. A computação quântica exige uma nova maneira de pensar. Isso requer prática. Adotamos uma abordagem pragmática: a otimização inspirada no quantum já possibilita o uso de modelos de entrada para algoritmos quânticos e a solução de problemas existentes com chips convencionais e dimensionáveis.
Nossos clientes já podem se preparar para os métodos da computação quântica hoje e permanecer independentes dos desenvolvimentos reais de hardware.
Teo Körner, engenheiro de pesquisa e desenvolvimento da T-Systems
Nossa solução ainda não é uma tecnologia quântica "real"; o computador não está em um estado quântico. Como proceder: Em preparação para o método inspirado em quantum, traduzimos o problema de otimização em uma formulação matemática chamada "QUBO" (Quadratic Unconstrained Binary Optimisation). Esses modelos QUBO podem lidar com um alto grau de complexidade, mesmo em computadores convencionais. Esses modelos também não precisam mais ser modificados se forem usados posteriormente como entrada para algoritmos quânticos reais. Muitos problemas complexos podem ser colocados na forma de QUBO. E qualquer pessoa que lide com o QUBO saberá mais tarde o que é importante ao preparar os algoritmos ou na fase de desenvolvimento do modelo.
Durante os testes em nosso planejamento de comunicações móveis, a tecnologia de ponte funcionou até 37 vezes mais rápido do que os métodos convencionais. Ao planejar as comunicações móveis, nossos especialistas se deparam com a questão de onde podemos colocar uma nova torre, onde a torre de rádio interferirá com uma estação base vizinha, em que ângulo as antenas devem ser alinhadas entre si e muitas outras questões. Um modelo de otimização combinatória perfeitamente adequado com possibilidades exponencialmente crescentes: Você está literalmente procurando uma agulha em um palheiro. Comparamos o processo de otimização inspirado no quantum com o modelo de planejamento existente. A tecnologia de inspiração quântica levou apenas dez minutos em vez de seis horas. A força real da solução nem sequer se materializou no caso de teste: isso se deve ao fato de que ele é particularmente adequado para problemas de otimização dinâmica e apresenta resultados particularmente bons quando as condições mudam rapidamente.
