Será que a computação quântica consegue controlar o apetite da IA por energia?

O Departamento de Energia dos EUA (DoE) está oferecendo até US$ 215 milhões em financiamento para ajudar empresas nacionais a desenvolver o primeiro computador quântico confiável do mundo. A corrida para desenvolver a computação quântica como uma tecnologia de próxima geração se intensificou, com a tecnologia emergindo como uma solução potencial para a caixa de Pandora da enorme demanda de energia desencadeada pelo boom da inteligência artificial.

O concurso Quantum Genesis Q do Departamento de Energia está atualmente aceitando propostas de ideias com o objetivo de "implantar computadores quânticos com pelo menos 100 qubits lógicos, capazes de executar centenas de milhões de operações tolerantes a falhas, e programas de demonstração científica".

O Subsecretário de Energia para Ciência, Darío Gil, afirmou que a competição incentiva a participação do setor comercial por meio do Quantum Genesis Q para "criar um ambiente de colaboração e competição simultaneamente... e destacar o melhor do espírito competitivo", como parte de um objetivo mais amplo de garantir que os Estados Unidos se estabeleçam como líderes na corrida global da computação quântica.

Além disso, o Departamento de Energia lançou um programa complementar chamado Quantum High-Performance Computing Validation and Verification Testbed Lab Call, que busca propostas da rede de laboratórios nacionais dos EUA para “desenvolver e implementar o conjunto completo de ferramentas e conhecimentos necessários para validar o desempenho de computadores quânticos tolerantes a falhas”.

Computação quântica versus consumo de energia da IA

O esforço para acelerar o desenvolvimento de tecnologias avançadas de computação quântica surge num momento em que tal avanço é cada vez mais necessário para conter o monstro energético criado pela inteligência artificial.

Um novo relatório da BCG sugere que a computação quântica, uma vez suficientemente desenvolvida, poderá um dia ajudar a reduzir entre 20% e 40% das emissões de setores difíceis de descarbonizar, como a produção de aço e cimento, de acordo com uma prévia exclusiva do relatório publicada pela Semafor.

O relatório acrescenta que a tecnologia também poderia ser aplicada à captura de carbono, hidrogênio verde, amônia e baterias.

Embora os computadores quânticos também exijam quantidades significativas de energia para operar, seu consumo parece pequeno em comparação com a vasta quantidade de energia consumida pelos centros de dados que impulsionam o boom da IA.

Segundo a Semafor, o novo estudo da BCG estima que “a pegada de carbono do setor será relativamente pequena em comparação com a indústria de IA, porque a computação quântica provavelmente será usada para resolver problemas específicos, em vez de ser uma tecnologia de uso geral”.

Além disso, a computação quântica poderia tornar a própria inteligência artificial mais eficiente em termos energéticos, alterando a forma como os grandes modelos de linguagem operam.

“Para as tarefas em que a computação quântica se destaca, como o processamento de IA, nenhuma GPU consegue competir conosco. Essas cargas de trabalho eventualmente migrarão para a computação quântica, e a tecnologia atual simplesmente não consegue competir”, disse Peter Chapman, presidente e CEO da empresa de computação quântica IonQ, à Forbes em 2024.

“Para simular o que a computação quântica faz, ou o que nosso chip de próxima geração faz, você precisaria de algo como 2,5 bilhões de GPUs, enquanto ele funciona com apenas duas tomadas elétricas padrão”, acrescentou Chapman.

Potencial quântico para o avanço de tecnologias de energia limpa

A computação quântica também promete melhorar as tecnologias de energia limpa.

As baterias quânticas poderão um dia, de uma forma que inicialmente pode parecer contraintuitiva, liberar mais energia do que a quantidade que armazenam, caso compartilhem um estado quântico com o dispositivo que estão alimentando.

A mecânica quântica também poderia viabilizar uma nova forma de dispositivo de captação de energia capaz de capturar o calor residual emitido por eletrônicos e máquinas industriais.

No ano passado, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) anunciaram a descoberta de uma maneira de observar o chamado "estado de borda" dos elétrons, um estado no qual a perda de energia é eliminada, com um potencial significativo para transformar o setor tecnológico.

Segundo uma reportagem da Interesting Engineering, “esse movimento de elétrons sem atrito poderia permitir a transferência de dados e energia entre dispositivos sem perdas de transmissão, levando ao desenvolvimento de circuitos eletrônicos ultraeficientes e computadores quânticos”.