Como diminuir as barreiras para aplicações de computação quântica no setor de energia?

A c omputação quântica foi foco de uma discussão recente neste espaço. Esta é uma área que vem ganhando cada vez mais destaque entre as tecnologias emergentes.

Como foi apresentado, essa tecnologia ainda se encontra em um estágio inicial, onde o hardware dos computares quânticos ainda precisa evoluir muito para eles conseguirem contribuir em problemas do mundo real.  Mesmo assim, entidades governamentais e empresas vêm investindo nessa tecnologia, se preparando para o momento em que ela poderá ser aproveitada.

Embora seja esperado que computadores quânticos apresentem um ganho computacional em relação aos computadores tradicionais (clássicos) para algumas tarefas específicas, diversas áreas, como química, finanças e energia podem se beneficiar dessa tecnologia.

O time da PSR, em parceria com pesquisadores da NASA, grupo SECQUOIA, Purdue University e UFRJ, vem desenvolvendo pesquisas sobre o uso da computação quântica em otimização, considerando o seu grande potencial para resolver problemas da otimização combinatória.

Esta classe de problemas envolve escolhas de ações, como ligar ou desligar usinas de energia para atender uma demanda energética, cuja complexidade cresce com o número de usinas: mesmo com apenas 50 usinas, mais de um quatrilhão de soluções precisariam ser avaliadas, no pior caso.

Enviar um modelo de otimização para um computador quântico não é uma tarefa tão simples. O problema precisa estar em um formato chamado Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO). Infelizmente, QUBO é específico demais para a maioria dos profissionais que utilizam abordagens mais genéricas para modelagem.

Além disso, devido ao seu estágio inicial, existem diversos tipos de computadores quânticos, cada um com uma forma diferente de receber e enviar informação, em contraste com o que já temos hoje em dia nos computadores clássicos.

Mesmo que os nossos computadores tenham marcas e sistemas operacionais distintos, as experiências de uso não são muito diferentes. Consequentemente, mesmo já conhecendo a modelagem QUBO, se um profissional estiver interessado em rodar o seu problema em diferentes plataformas, ele precisaria aprender diferentes interfaces.

Para solucionar esse problema, a PSR, junto aos seus parceiros, desenvolveu umprograma em código aberto, chamado “ QUBO.jl ”, para facilitar o uso de computadores quânticos por muitos profissionais.

O programa converte os modelos tradicionais em QUBOs, enviando-os para computadores quânticos. Por ser pública, a ferramenta permite que os computadores e simuladores sejam aplicados a diversos problemas de otimização por uma ampla gama de  profissionais da área.