Talvez costume ouvir esta frase: quando em dúvida, física quântica. Mas afinal, o que é um quantum? Para que serve a tecnologia de ponta conhecida como “computação quântica”? Hoje, “Forças Produtivas de Nova Qualidade Demonstradas em Beijing” leva-o à Academia de Ciências da Informação Quântica de Beijing e à Beijing QBoson Quantum Technology Co.,Ltd para explorar juntos os mistérios do “quântico”.

O quantum é um tópico em voga, constantemente discutido por físicos chineses e estrangeiros. Se compararmos o mundo físico a uma pessoa, o mundo quântico pode ser chamado de “alma” dessa pessoa.

Schrödinger usou um “gato” para verificar a sobreposição quântica, enquanto Einstein chamou ao fenómeno do entrelaçamento quântico “ação fantasmagórica de superdistância”... O investigador Cao Zexian, do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências, compara o quantum do seguinte modo: visto de longe, um cardume parece uma massa negra, mas, se ampliarmos, poderemos observar os peixes individualmente. Esses peixes podem ser considerados os quantuns do cardume.

Então, afinal, o que é quantum? Há muitas direções que merecem ser exploradas. Pode ser o universo vasto ou uma espécie específica; é discreto e também mutável... A sua sensação de mistério é inata. Nos últimos anos, o desenvolvimento da tecnologia quântica avançou rapidamente, tornando-se uma área de ponta na nova ronda de revolução científica e mudança industrial. As suas três principais áreas, nomeadamente computação quântica, comunicação quântica e medição de precisão quântica, também se tornaram direções-chave de investigação para muitos cientistas. 

A Academia de Ciências da Informação Quântica de Beijing, localizada em Haidian, Beijing

A Academia de Ciências de Informação Quântica de Beijing (doravante designada por “Academia Quântica de Beijing”), localizada em Haidian, Beijing, é um desses “mundos quânticos” que reúne muitos talentos e tecnologias. “A aspiração original da Academia Quântica de Beijing é reunir forças dispersas de talentos em investigação e desenvolvimento de tecnologia quântica em Beijing, tomando o nosso local como nó central, e contribuir para o desenvolvimento da tecnologia quântica nacional”, disse Chang Kai, diretor executivo da Academia Quântica de Beijing.

Nos últimos anos, a Academia Quântica de Beijing tem produzido sucessivamente resultados de nível mundial no campo da tecnologia: em 2020, tecnologia de comunicação quântica direta; em 2021, o chip de qubit supercondutor de longa vida; em 2023, uma nova plataforma de nuvem de computação quântica; em 2024, um cluster de computação em nuvem quântica em larga escala; em 2024, o sistema de detecção eletromagnética de átomos de Rydberg... As várias conquistas tecnológicas importantes alcançadas pela Academia Quântica de Beijing abrangem múltiplas áreas, como computação quântica, comunicação quântica e medição de precisão quântica, e também atestam que o campo de aplicação da tecnologia quântica está prestes a entrar num mundo mais amplo.

Tomando a “computação quântica” como exemplo, a “computação quântica” é um novo modo de computação que utiliza qubit como unidade básica de operação e que é caracterizada pela sua velocidade de operação, forte capacidade de processamento de informações e amplo escopo de aplicação. Pode ser aplicada a várias áreas, como a criptografia, a ciência dos materiais, a biomedicina e a inteligência artificial. Portanto, cada vez mais equipas de investigação quântica têm surgido atualmente.

Computador quântico óptico coerente de 550 qubits desenvolvido pela Beijing QBoson Quantum Technology Co.,Ltd 

Este cubo de quase dois metros de altura e como que retirado da ficção científica, é o computador quântico óptico coerente de 550 qubits lançado pela Beijing QBoson Quantum Technology Co.,Ltd (doravante designada por “QBoson”).

“Os seus componentes centrais são completamente nacionais, e capazes de buscar em paralelo entre 2 elevado a 550 respostas diferentes, de modo a encontrar a melhor solução em poucos milissegundos. A velocidade de solução é mais de dez mil vezes superior à velocidade média dos algoritmos clássicos, e o seu desempenho atinge o nível líder internacional. Já estabeleceu cooperações setoriais em múltiplas áreas, como comunicação, finanças, transporte, medicamentos, nuvem móvel e energia elétrica”, apresentou o Dr. Wen Kai, CEO da QBoson.

Em 2021, a QBoson recebeu apoio financeiro de projetos-chave da Comissão Municipal de Ciência e Tecnologia de Beijing e da Comissão Administrativa do Parque de Ciência de Zhongguancun, estabelecendo uma base sólida para a investigação académica e conversão de resultados posteriores. Em 2023, a QBoson foi certificada como pequena e média empresa “especializada, refinada, característica e nova” de Beijing. 

Então, qual é a capacidade computacional da computação quântica? Na sala de exposições da Academia Quântica de Beijing, Chang Kai, o diretor executivo, diz-nos que: “Se um computador quântico usasse qubits perfeitos, o espaço de armazenamento de informações formado por 50 qubits seria aproximadamente equivalente ao do supercomputador mais poderoso do mundo atualmente. A quantidade de dados armazenados por 300 qubits pode ser equivalente ao número de átomos no universo. A relação entre a capacidade de computação e armazenamento do computador quântico e o número de qubits aumenta exponencialmente, e o potencial é enorme. Esta é a razão pela qual países de todo o mundo estão a dar tanta importância à tecnologia quântica e à computação quântica atualmente.”

Quão longe de nós estão os resultados da investigação e desenvolvimento de tecnologia quântica? “A plataforma de nuvem de computação quântica Quafu, lançada no Fórum de Zhongguancun do ano passado, abre caminho para a computação quântica sair do laboratório e chegar à aplicação pública. Atualmente, qualquer pessoa com acesso à Internet pode registar-se gratuitamente e aceder a esta plataforma de nuvem através do seu próprio computador, aprendendo computação quântica em casa. Recentemente, um grupo de investigação em cooperação entre a Universidade de Shenzhen e a Universidade Chinesa de Hong Kong utilizou o nosso mais recente chip quântico supercondutor ScQ-136 (Baiwang), desenvolvido na plataforma de nuvem, para realizar uma experiência complexa. O artigo daí derivado foi publicado em outubro deste ano. Até agora, mais de 20 artigos científicos foram publicados utilizando esta plataforma”, apresentou Chang Kai.

A tecnologia quântica é importante? No “Plano de Implementação para Promover o Desenvolvimento Inovador de Indústrias Futuras em Beijing”, publicado pelo Gabinete do Governo Popular Municipal de Beijing, foi claramente definido que seis grandes áreas, se tornarão o foco do layout industrial futuro de Beijing, incluindo informações futuras, saúde futura, fabrico futuro, energia futura, materiais futuros e espaço futuro, abrangendo 20 direções de indústrias específicas.

O futuro já chegou, e o desenvolvimento do campo da tecnologia quântica é um dos “campos experimentais” de inovação das indústrias futuras de Beijing. Tiramos uma foto, clicamos no botão de envio e, em poucos segundos, uma imagem é transportada pela luz quântica através de uma fibra óptica de 100 quilómetros, completando uma transmissão segura de informações. O recorde internacional mais longo de comunicação quântica direta, a uma distância de 100 quilómetros, foi estabelecido pela Academia Quântica de Beijing.

E não se trata apenas do “sistema de comunicação quântica direta”, do “relógio atómico em miniatura” e do “sistema de deteção eletromagnética de átomos de Rydberg”. O desenvolvimento bem-sucedido dessas tecnologias quânticas, após a conversão de resultados, pode ser amplamente aplicado em áreas como a aeroespacial, a meteorologia e a condução autónoma.

Sistema de deteção eletromagnética de átomos de Rydberg

O campo da tecnologia quântica está a desenvolver-se de forma cada vez mais próspera, e os apoios de Beijing para a promoção do desenvolvimento da indústria quântica também acompanhará esse ritmo. Em 26 de outubro, na primeira Conferência de Inovação em Tecnologia de Informação Quântica de Beijing, foram oficialmente inaugurados o Parque Industrial Futuro de Tecnologia Quântica de Zhongguancun (Haidian) e a Incubadora de Tecnologia Quântica de Zhongguancun, apoiados conjuntamente pela Comissão Municipal de Ciência e Tecnologia de Beijing, pela Comissão Administrativa do Parque de Ciência de Zhongguancun e pelo Distrito de Haidian. Esta é também a primeira incubadora quântica do país, marcando um passo sólido de Beijing no processo de promover a industrialização da tecnologia de informação quântica.

Além disso, o Fundo de Desenvolvimento da Indústria de Informação Quântica de Beijing, com um valor de 200 milhões de yuans, está em fase de implementação. O fundo apoiará, por meio de investimento em ações, essencialmente o desenvolvimento de empresas iniciantes e pequenas e médias empresas, cobrindo adequadamente empresas em fase de crescimento com potencial de liderança na cadeia ou em campos específicos.

A Comissão Municipal de Ciência e Tecnologia de Beijing e a Comissão Administrativa do Parque de Ciência de Zhongguancun também aproveitarão plenamente as vantagens inovadoras de Beijing, focando-se na vanguarda global da inovação no campo quântico, e visando os quatro pontos-chave de investigação científica, conversão de resultados, aplicação demonstrativa e cultivo de ecossistemas,  para impulsionar Beijing a tornar-se pioneira na construção de um terreno alto nacional de tecnologia e indústria quânticas.

Enquanto nova tecnologia de ponta, a tecnologia quântica tem grande significado científico e valor estratégico na melhoria da capacidade de processamento computacional, reforço da capacidade de proteção da segurança da informação e do aumento da precisão de medição por sensores. “Qualidade” baseada na inovação e avanço que combina estabilidade e “qualidade”, a investigação no campo quântico fornecerá um impulso constante para acelerar a construção do Centro Internacional de Inovação Científica e Tecnológica de Beijing e para o cultivo de forças produtivas de nova qualidade.

(Fonte: Comissão Municipal de Ciência e Tecnologia de Beijing e Comissão Administrativa do Parque de Ciência de Zhongguancun)