Uma equipa de estudantes do Técnico venceu uma das provas do iQuHACK 2021, um hackathon organizado por estudantes de doutoramento e investigadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT). Diogo Cruz, Duarte Magano, Sagar Pratapsi, alunos do doutoramento em Física, e Óscar Amaro, aluno do mestrado em Engenharia Física Tecnológica (MEFT), destacaram-se na categoria de computação quântica analógica, arrecadando o prémio atribuído pela D-Wave – uma das mais importantes empresas da área e patrocinadora da competição. Esta foi a segunda edição da competição, que se realizou nos dias 30 e 31 de janeiro, em regime remoto, e na qual competiram 49 equipas de 29 países.

Duarte Magano recorda a satisfação que dominava a equipa pelo desempenho na competição, mas revela que não contavam com este prémio até ao momento em que o mesmo foi anunciado. “Quando ouvimos o nome da nossa equipa- “patoLogic”- a ser chamado na cerimónia virtual como vencedores do prémio da D-Wave foi uma grande surpresa”, conta o aluno de doutoramento. “Honestamente, demorámos um bocado a acreditar. A cerimónia foi num domingo às 23h de Portugal, até estávamos de pijama quando nos pediram para ligar a câmara para um breve discurso”, conta entre sorrisos.  A equipa de alunos do Técnico arrecadou um dos dois prémios atribuídos nesta categoria.

A ideia de participarem no hackathon partiu de Óscar Amaro. “Estava à procura de escolas de verão e competições relacionadas com computação quântica e foi nesse contexto que encontrei a página do iQuISE, um grupo de alunos de Doutoramento e Pós-Docs do MIT que organiza o evento iQuHACK”, relembra o aluno do MEFT.

A vontade integrar a competição levou-o a entrar em contacto com colegas do Instituto de Telecomunicações (IT), desafiando-os a formar equipa. “Foi uma situação nova para nós os quatro. As hackathons são situações de elevada pressão e- idealmente- de grande criatividade. Apesar de não poder ser considerado trabalho científico a sério, a participação foi importante para aprender em tempo recorde sobre quantum annealing, um paradigma de computação diferente do que estávamos habituados”, salienta Óscar Amaro.

A competição estendeu-se por mais de 24 horas, e durante esse período as equipas tiveram a liberdade de usar os computadores quânticos dos patrocinadores para resolver um problema à escolha. “Isto em si, é um pequeno privilégio, porque o acesso a estes computadores ainda é limitado e dispendioso”, realça Sagar Pratapsi. “Os critérios do júri foram a utilidade do produto, o mérito técnico e a criatividade. Havia duas categorias: computação com circuitos quânticos e computação usando uma técnica chamada annealing. Foi-nos atribuída a categoria de annealing”, explica, em seguida, o aluno de doutoramento.

Nesta categoria, os alunos do Técnico foram confrontados com vários desafios. “Aquele que decidimos atacar consistia em usar quantum annealing para resolver um puzzle chamado Star Battle, que é publicado regularmente no New York Times. Neste jogo, é-nos dada uma grelha quadrada com regiões delimitadas. O objetivo é distribuir estrelas pela grelha de tal modo que cada linha, coluna e região tenham um dado número de estrelas”, revela Diogo Cruz.

“O caminho mais natural passava por desenvolver um método que, dada uma grelha inicial, encontrasse a solução usando quantum annealing. A maior parte dos grupos que trabalharam neste problema optou por esta abordagem”, denota, em seguida, o aluno de doutoramento. Porém, a equipa do Técnico optaria por um caminho diferente e inesperado: desenvolver um programa que não só conseguia resolver problemas dados, mas também gerava novos puzzles. “O júri ficou muito impressionado com estes resultados. Disseram que nem lhes tinha ocorrido que tal fosse possível fazer”, recorda Diogo Cruz.

Os alunos do Técnico confessam que durante a competição tiveram algum receio da qualidade dos outros grupos, tendo em conta que era um evento verdadeiramente internacional “e também sabendo o calibre das escolas que participaram- MIT, Harvard, entre outras”, tal como justifica Diogo Cruz. No decorrer das apresentações, no entanto, acabariam por perceber que o trabalho que tinham desenvolvido “não ficava atrás do dos outros participantes”.  “Penso que o que nos destacou foi a vontade de enfrentar um desafio extra, quando vimos que o desafio original estava controlado”, afirma o aluno de doutoramento.

Para a equipa de alunos, mais do que um palco competitivo estes eventos “são uma excelente oportunidade para aprender”.  “A técnica de computação que usámos (quantum annealing) tinha-nos sido introduzida na cadeira de Física da Informação Clássica e Quântica do Instituto Superior Técnico. No entanto, nenhum de nós trabalhava diariamente com ela. No hackathon, tivemos uma introdução curta e prática a este método e pusemo-nos imediatamente a trabalhar”, refere Duarte Magano.

Tal como o grupo de estudantes faz questão de frisar este é “um tipo de treino que permite focar a aprendizagem e acelerá-la, e que complementa a aprendizagem teórica na universidade”. “Também aprendemos a transformar uma “folha em branco” num produto acabado e minimamente usável por qualquer pessoa. Pelo menos dentro do que é possível fazer em menos de 48 horas”, adiciona Duarte Magano.  No final da experiência, além do galardão, importa realçar a aprendizagem: “ficamos muito mais familiarizados com este lado da computação quântica”, garante o aluno de doutoramento.

Tecnologias quânticas: um mundo novo que as novas gerações de talento estão desejosas de explorar

“A física quântica proporciona uma forma completamente nova de olhar para a computação, e para o próprio conceito de informação”, afirma Sagar Pratapsi, sublinhando “o desenvolvimento vertiginoso das tecnologias quânticas a que recentemente temos assistido”. “Trata-se de uma área nova, com todas as portas abertas, mas onde começamos a ver resultados suficientes para sentirmos a sua realidade”, ressalta. Assim, e enquanto jovens cientistas a oportunidade de a poder explorar torna-se fascinante. “Encanta-nos a oportunidade de trabalhar no cruzamento entre o rigor matemático da teoria da informação e computação, a proximidade com a física fundamental e a realidade concreta do mundo experimental”, admite Sagar Pratapsi.

O Técnico tem tido um papel de destaque nesta área em termos da formação, mas também em termos de investigação. “Desenvolve-se investigação e formação avançada em computação quântica – e, em geral, em ciência e tecnologias da Informação Quântica – no Técnico desde 2003”, sublinha o professor Yasser Omar, docente de Departamento de Matemática(DM) e coordenador do Grupo de Física da Informação e Tecnologias Quânticas. “O Técnico foi pioneiro e é líder nesta área científica em Portugal, e um ponto de referência a nível internacional, como testemunham os muitos projetos europeus em que tem estado envolvido através dos seus investigadores, e de onde destaco, por exemplo, o projeto Quantum Internet Alliance, que pretende construir a primeira internet quântica”, vinca o docente.

Para o docente do Técnico, outro indicador extremamente significativo deste protagonismo da instituição na área “é a excelente qualidade dos alunos que o Técnico atrai nesta área, onde se incluem o Diogo, o Duarte, o Óscar e o Sagar, que ganharam esta competição internacional no MIT, e que mostra que podemos competir com os melhores do Mundo”. O professor Yasser Omar sabe do que fala, uma vez que além de ser um dos mentores desta formação, é também orientador dos três alunos de doutoramento que venceram a competição.

“Tem sido o meu objetivo colocar o Técnico entre os melhores do Mundo nesta área, e é essa a mensagem que passo aos alunos”, vinca o docente, manifestando o contentamento pelos frutos que este trabalho tem dado. “Ainda mais significativos, espero, serão os resultados dos projetos de investigação que [estes alunos] estão a desenvolver. E no próximo ano letivo, em setembro de 2021, iremos lançar no Técnico o Minor em Ciência e Tecnologias Quânticas, pioneiro em Portugal e que virá reforçar ainda mais a formação do Técnico nestas áreas”, preconiza o docente.