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Computação quântica para iniciantes


Se você está lendo isto, provavelmente já ouviu algo sobre a computação quântica. Caso contrário, aqui está uma recapitulação rápida: ela é um tipo de computação radicalmente diferente, desenvolvido com base nas leis da mecânica quântica, e tem um enorme potencial para permitir descobertas de vários tipos.

Há problemas que acreditamos que esses sistemas poderão resolver (por exemplo, em materiais, na descoberta de fármacos, na cadeia de suprimentos e em logística, nos serviços financeiros e em inteligência artificial), além disso, por meio do experimento com esses sistemas, serão descobertas muitas outras coisas que eles podem fazer.

Hoje, no TechCrunch Disrupt em São Francisco, eu mostrei uma demo simples de aprendizado de máquina, que executei em tempo real em um computador quântico em Nova York, pela nuvem. Obviamente aquele problema poderia ter sido resolvido facilmente usando um algoritmo clássico em qualquer laptop. Mas isso teria sido muito menos interessante, não teria?

Eu sempre fico impressionado com o progresso que foi realizado em pouco tempo. Há apenas alguns anos, uma simples ideia sobre isso teria sido um sonho. Atualmente, ainda estamos na fase inicial da computação quântica. Mas os sistemas estão ficando cada vez melhores e, relativamente em breve, estaremos em um território desconhecido, no qual não será mais possível simular o que os sistemas estão fazendo. A partir desse ponto, será uma questão de tempo para começarmos a resolver pelos menos alguns tipos de problemas de uma maneira melhor do que fazemos usando os sistemas clássicos atuais.

Para chegar a um futuro no qual os computadores quânticos realmente inovem, será necessário o talento coletivo e a contribuição de muitas mentes brilhantes. Se você está entusiasmado com isso, participe. Mesmo que não saiba, você tem algo importante para contribuir.

Há dois anos, a IBM hospeda hardwares e simuladores quânticos reais on-line gratuitamente,juntamente com uma pilha de software cada vez mais eficiente (Quantum Information Software Kit ou Qiskit. Juntos, esses elementos compõem os ingredientes necessários para descobrir o que esses sistemas podem fazer. Usando o IBM Q Experience e o Qiskit, os desenvolvedores, praticamente de qualquer nível, podem começar a explorar e a escrever seus próprios programas quânticos.

Etapas para codificadores quânticos iniciantes, intermediários e avançados

Lembra-se do seu primeiro experimento “Hello, World!”? Provavelmente você abriu um ambiente de desenvolvimento, escolheu uma linguagem e experimentou. Seu primeiro “Hello, World!” quântico não precisa ser tão diferente. Se você deseja se aprofundar, aqui estão algumas sugestões:

Se você é iniciante:

  • Aprimore-se no Python e obtenha a distribuição do Python mais recente, ou seja, a 3.5 ou superior
  • Instale o SDK do Qiskit com o !pip. Se você deseja apenas brincar, faça isso com os notebooks Jupyter. Se você planeja levar a sério, é possível utilizar o IDE do VSCode instalando a extensão do Qiskit, que fornecerá ferramentas úteis como, conclusão automática, um linter, fragmentos de código e uma documentação sequencial.
  • Se você deseja executar em um hardware real, não apenas em simuladores, obtenha uma conta do IBM Q Experience e configure seu token da API.
  • Tente reproduzir alguns dos exemplos de “Hello, World!” do repositório do Qiskit no Github. Depois de dominar esses, confira os outros.

  • Participe da área de trabalho do Qiskit no Slack, no qual a comunidade global pode ajudar a responder suas perguntas.

Se você é intermediário:

  • Desenvolva um entendimento dos princípios que diferenciam a computação quântica da clássica. Há uma série de tutoriais e exercícios nos repositórios do IBM Q Experience e do Qiskit no GitHub para fazer isso.
  • Comece a contribuir com o Qiskit por meio do GitHub. Você pode fazer muito, mesmo sem um diploma em informações quânticas, como descobrir novas abordagens de otimização para a transpilação de circuito ou novas maneiras de comparar os sistemas quânticos.
  • Experimente alguns algoritmos usando o Qiskit Aqua, um elemento do Qiskit que permite que aplicativos de computador clássicos enviem operações complexas a serem executadas em computadores quânticos, na nuvem. É possível usar algoritmos predefinidos ou criar seus próprios com o Aqua.

Para membros mais avançados da comunidade:

  • Aprenda e entenda um conjunto importante de algoritmos quânticos. O Algoritmo de Busca de Grover e o VQE ou o Variational-Quantum-Eigensolver são uma boa opção para começar.
  • Contribua com novos algoritmos ou com outras extensões para o Qiskit para melhorá-lo para a comunidade mundial de informações quânticas.

E, se desejar conferir o que eu mostrei no Tech Crunch, obtenha uma cópia do meu Notebook Jupyter no GitHub.

Espero que você decida participar. Espero que possamos fazer muitas descobertas em conjunto!


Dr. Dario Gil é o Chief Operating Officer da IBM Research, uma organização global com mais de três mil pesquisadores em 13 laboratórios e 21 locais dedicados ao avanço das fronteiras da tecnologia da informação. Como Vice-presidente de IA e de Computação Quântica, Dr. Gil também é responsável pelos esforços globais de pesquisa da IBM em inteligência artificial e pelo programa de computação quântica da IBM. Ele é o corresponsável pelo laboratório MIT-IBM Watson AI juntamente com o Professor Anantha Chandrakasan, Dean da MIT School of Engineering. Os resultados da pesquisa do Dr. Gil já apareceram em mais de 20 jornais e conferências internacionais, e ele é o autor de inúmeras patentes. O Dr. Gil é um membro eleito da IBM Academy of Technology. Ele obteve seu Ph.D. em Engenharia Elétrica e Ciência da Computação no MIT.