O desempenho dos computadores quânticos varia de acordo com a arquitetura, mas nenhum dos sistemas avaliados está perto de executar aplicações como a quebra da criptografia RSA-2048 e a modelagem de moléculas complexas. Um benchmark criado pelo Sandia National Laboratories compara essas máquinas em uma escala comum e relaciona velocidade à capacidade de executar circuitos grandes corretamente.
O melhor resultado em hardware físico foi de 1.824 QUOPS. Os cálculos associados a esses desafios exigiriam entre 250 milhões e 340 milhões de QUOPS. Na comparação apresentada pelo estudo, a capacidade atual teria de crescer aproximadamente 100 mil vezes.
O que o QUOPS mede
O Quantum Universal Operation Performance System aplica sequências aleatórias de operações entre qubits. Esses padrões representam circuitos semelhantes aos usados em determinados cálculos científicos. O teste considera tanto a rapidez das operações quanto o tamanho dos circuitos que o computador consegue concluir sem erros suficientes para comprometer o resultado.
A proposta é superar avaliações concentradas em apenas uma característica, como o número de qubits ou a taxa de erro de uma operação específica. Com uma mesma régua, o benchmark busca permitir a comparação entre arquiteturas diferentes e acompanhar a capacidade efetiva dos sistemas.
Resultados refletem escolhas de arquitetura
O Helios-1, da Quantinuum, obteve mais de 1.500 QUOPS e realizou os maiores cálculos entre as máquinas analisadas. O processador usa íons aprisionados e permite que os qubits se comuniquem com qualquer outro qubit. Em contrapartida, o deslocamento dos íons reduz a velocidade do sistema.
Google e IBM adotam processadores supercondutores, com qubits dispostos em grades rígidas nos chips. Esse desenho restringe a comunicação entre alguns qubits, e os sistemas alcançaram aproximadamente 200 QUOPS. Eles, porém, executam operações mais rapidamente: o Willow, do Google, chegou a 20 milhões de operações por segundo.
Distância para aplicações práticas
Os resultados indicam que velocidade isolada não basta para avaliar a utilidade de um computador quântico. Uma máquina pode processar operações rapidamente e ainda não conseguir formar um circuito grande o bastante para resolver um problema relevante.
Segundo o estudo, reduzir taxas de erro, ampliar a quantidade de qubits físicos e criar arquiteturas mais eficientes estão entre os caminhos necessários para diminuir essa diferença. Os autores afirmam que a capacidade computacional precisa avançar cinco ordens de magnitude, em linha com o desenvolvimento de sistemas tolerantes a falhas.
O estudo “Benchmarking the computational power of quantum computers” foi publicado no servidor de preprints arXiv.
