O laboratório secreto onde o Google testa o computador mais poderoso do mundo na corrida pela IA quântica

Parece um enorme lustre dourado e abriga o lugar mais frio do universo conhecido.

O que estou vendo não é apenas o computador mais poderoso do mundo, mas uma tecnologia fundamental para a segurança financeira, o bitcoin (e outras criptomoedas), segredos de Estado, a economia global e muito mais.

A computação quântica detém a chave para determinar quais empresas e países vencerão e perderão… o restante do século 21.

Diante de mim, suspenso a cerca de um metro do chão, em uma instalação do Google em Santa Bárbara (EUA), está Willow. Francamente, não era o que eu esperava.

Não há telas nem teclados, muito menos capacetes holográficos ou chips de leitura cerebral.

O Willow é um conjunto de discos circulares do tamanho de um barril de petróleo, conectados por centenas de fios de controle pretos, que descem até um refrigerador de banho de hélio líquido de bronze.

O sistema mantém o microchip quântico a um milésimo de grau acima do zero absoluto — a temperatura de 273,15 °C negativos, em que a vibração de átomos e moléculas é paralisada.

A aparência e a sensação remetem aos anos 1980. Mas, se o potencial da computação quântica se concretizar, a estrutura metálica e cheia de cabos à minha frente, semelhante a uma água-viva, poderá transformar o mundo de várias maneiras.

"Bem-vindos ao nosso laboratório de Quantum AI", diz Hartmut Neven, chefe de Quantum AI do Google, ao atravessarmos a porta de alta segurança.

Neven é uma figura quase lendária: parte gênio da tecnologia, parte entusiasta de música eletrônica. Ele se veste como alguém que teria acabado de sair de uma pista de snowboard rumo a um festival de artes e música, como o Burning Man (conhecido festival anual realizado no deserto de Nevada, nos EUA) — evento para o qual, aliás, cria obras de arte. Talvez ele tenha mesmo vindo em um universo paralelo. Mais sobre isso mais adiante.

A sua missão é transformar a física teórica em computadores quânticos funcionais "capazes de resolver problemas que hoje são insolúveis". Ele admite ser parcial, mas afirma que esses "lustres" são os que apresentam melhor desempenho no mundo.

Templo secreto da alta ciência

Grande parte da nossa conversa gira em torno do que não podemos filmar nesse laboratório restrito. Essa tecnologia estratégica está sujeita a controles de exportação, sigilo e ocupa o centro de uma corrida por supremacia comercial e econômica. Qualquer pequena vantagem, do formato de novos componentes às empresas que integram as cadeias globais de suprimentos, é fonte de alavancagem estratégica.

Há um clima tipicamente californiano nesse templo da alta ciência, perceptível nas cores e nas obras de arte. Cada computador quântico recebe um nome, como Yakushima ou Mendocino; todos são "envelopados" por peças de arte contemporânea, e murais em estilo grafite decoram as paredes, iluminadas pelo sol intenso do inverno.

Neven mostra Willow, o mais recente chip quântico do Google, que atingiu dois marcos importantes. Segundo Neven, o chip encerrou "de uma vez por todas" o debate sobre se computadores quânticos conseguem realizar tarefas que computadores clássicos não conseguem.

O Willow também resolveu, em minutos, um problema usado como referência que levaria 10 septilhões de anos; ou seja, mais de 1 trilhão de trilhões, um número com 25 zeros no final, um período muito superior à idade do universo.

Esse resultado teórico foi aplicado recentemente ao algoritmo Quantum Echoes, impossível para os computadores convencionais, que ajuda a aprender a estrutura de moléculas a partir da mesma tecnologia usada em aparelhos de ressonância magnética.

Neven enumera as formas como acredita que o chip quântico Willow será usado "para ajudar a enfrentar muitos dos problemas que a humanidade tem hoje".

"Ele vai nos permitir descobrir medicamentos de forma mais eficiente", diz. "Vai ajudar a tornar a produção de alimentos mais eficiente, a produzir energia, a transportar energia, a armazenar energia… a enfrentar as mudanças climáticas e a fome."

"Isso nos permite compreender muito melhor a natureza e, a partir daí, desbloquear seus segredos para construir tecnologias que tornem a vida mais agradável para todos nós", afirma.

Alguns pesquisadores acreditam que a verdadeira inteligência artificial só será plenamente possível com a computação quântica.

Integrantes da equipe que trabalha no laboratório receberam recentemente o Prêmio Nobel de Física pelo trabalho original sobre "qubits supercondutores", a base da tecnologia usada ali.

O chip Willow tem 105 qubits. O projeto quântico da Microsoft conta com oito qubits, mas adota uma abordagem diferente. A corrida global é chegar a 1 milhão de qubits para uma "máquina em escala utilitária", capaz de realizar tarefas como química quântica e desenvolvimento de medicamentos sem erros. A tecnologia, no entanto, é frágil.

O que acontece aqui está sendo acompanhado atentamente em todo o mundo. O professor Peter Knight, presidente do conselho estratégico do Programa Nacional de Tecnologias Quânticas do Reino Unido, afirma que o Willow abriu um novo caminho.

"Todas essas máquinas ainda estão, na prática, na fase de modelos de brinquedos; elas cometem erros. Precisam de correção de erros. O Willow foi o primeiro a demonstrar que é possível fazer essa correção, por meio de rodadas repetidas de ajustes, com melhora progressiva", diz.

Isso coloca a tecnologia em uma trajetória para ser escalada até executar com precisão 1 trilhão de operações, possivelmente dentro de sete ou oito anos, em vez das duas décadas que antes se supunham necessárias.

Se o primeiro quarto deste século foi marcado pela ascensão da internet e, depois, da inteligência artificial, os próximos 25 anos tendem a inaugurar a era quântica.

Como funciona?

Imagine tentar encontrar uma bola de tênis em uma entre mil gavetas fechadas. Um computador clássico abre cada uma, em sequência. Um computador quântico abre todas ao mesmo tempo. Ou, de modo semelhante, em vez de precisar de cem chaves para abrir cem portas na computação tradicional, a computação quântica permite abrir as cem com uma única chave, instantaneamente.

Essas máquinas não serão para todos. Não vão encolher a ponto de caber em celulares, óculos de IA ou laptops. O ponto central é que o poder desses computadores cresce de forma exponencial, e todo mundo quer participar.

Perguntei ao CEO da Nvidia, Jensen Huang, se isso representa uma ameaça ao modelo da empresa, baseado no fornecimento de chips especializados para IA. "Não", respondeu. "No futuro, um processador quântico será acrescentado ao computador."

Um dos principais especialistas do Reino Unido destaca o que está em jogo no mundo quântico: o poder potencial de descriptografar quase tudo, de segredos de Estado ao bitcoin.

"Todo o universo das criptomoedas também terá de ser reavaliado por causa da ameaça da computação quântica", afirma Knight, do Programa Nacional de Tecnologias Quânticas do Reino Unido.

Um parceiro de destaque da Nvidia no ano passado disse que, embora o bitcoin ainda tenha alguns anos de margem, a tecnologia precisará migrar para uma blockchain — uma espécie de banco de dados descentralizado que usa criptografia para registrar transações — mais forte até o fim da década.

Fontes do setor de tecnologia usam a expressão Harvest Now, Decrypt Later ("Colher Agora, Decifrar Depois", em tradução livre) para descrever como agências estatais estariam armazenando grandes volumes de dados criptografados, internos e externos, com a expectativa de que gerações futuras consigam acessá-los.

Corrida global

E há também a corrida global. A abordagem da China é muito diferente da disputa comercial observada nos Estados Unidos e outros países do chamado Ocidente.

Segundo Knight, do Programa Nacional de Tecnologias Quânticas do Reino Unido, o volume total de recursos comprometidos com tecnologia quântica na China, cerca de US$ 15 bilhões (aproximadamente R$ 82,7 bilhões), pode equivaler à soma de todos os demais programas governamentais do mundo.

Desde 2022, a China publicou mais artigos científicos sobre computação quântica do que qualquer outro país. Os esforços são liderados pelo físico pioneiro Pan Jianwei e fazem parte central do 14º plano quinquenal de Pequim.

A China decidiu impedir que empresas de tecnologia como Baidu e Alibaba desenvolvessem suas próprias pesquisas em computação quântica, concentrando profissionais e infraestrutura em uma iniciativa estatal. A estratégia chinesa busca vantagem sobretudo em comunicações quânticas e satélites.

No ano passado, Pan desenvolveu e testou o computador quântico Zuchongzhi 3.0, usando tecnologia semelhante, embora com abordagem diferente, à do Willow, e afirmou ter alcançado resultados comparáveis. No outono, o sistema foi aberto para uso comercial. A sensação lembra o Projeto Manhattan da Segunda Guerra Mundial (para vencer a Alemanha no desenvolvimento de armas atômicas) ou a corrida espacial, agora, no século 21.

O Reino Unido é um dos principais polos científicos em pesquisa quântica. Foi um cientista britânico quem realizou os estudos originais sobre qubits supercondutores.

O país abriga dezenas de empresas e pesquisas de ponta, e o governo planeja anunciar investimentos significativos nas próximas semanas. A tecnologia é considerada vital para a economia, o uso militar e a geopolítica, com a ambição de que o Reino Unido se torne a terceira potência nesse campo.

Universos paralelos

De volta ao laboratório do Willow, surgem questões ainda mais existenciais. No ano passado, Neven sugeriu que a velocidade inédita do sistema daria respaldo a algumas teorias sobre a existência de um multiverso. Em linhas gerais, a ideia de que o Willow teria recorrido a universos paralelos para ampliar seu poder de processamento. Nem todos os cientistas concordaram com essa teoria.

"Ainda há um debate intenso", diz ele. "Como você viu na visita ao laboratório, a razão de os computadores quânticos serem tão poderosos é que, em um único ciclo de relógio, eles conseguem acessar 2 das 105 combinações simultaneamente. Isso te faz questionar: onde estão todas essas possibilidades?... Há uma versão da mecânica quântica que pensa nisso, a da formulação de Muitos Mundos [MWF, na sigla em inglês], que fala em universos ou realidades paralelas."

Neven ressalta que o Willow não prova essa hipótese, mas considera que o resultado é "sugestivo o suficiente para levarmos a ideia a sério".

Essa é a fronteira mais avançada do mundo, da tecnologia, do crescimento econômico e do poder global. O governo britânico deve investir centenas de milhões para tentar alcançar o Willow e os avanços chineses. Soa como ficção científica, mas está rapidamente se tornando um fato econômico.