A comunidade científica em todo o mundo vem revelando um vislumbre de como será a computação quântica e, ao que tudo indica, essa nova tecnologia totalmente revolucionária mudará drasticamente o modo como pensamos sobre a computação tradicional.
Grandes empresas como a IBM, a Intel, a Microsoft e o Google, entre outros Centros de Pesquisas, nos últimos anos, têm ganhado destaque no cenário mundial diante da árdua tarefa em alcançar a "supremacia quântica" – fronteira onde os computadores quânticos começarão a desenvolver tarefas mais rápidas que qualquer um dos mais poderosos computadores da atualidade.
Mas não só de mimos vivem essas máquinas. Existem razões pelas quais têm tornado a vida dos computadores quânticos, atualmente em fase de experimentação, tão difícil: eles são altamente sensíveis e instáveis. Qualquer interferência ou troca de energia pode induzir a erro no resultado final. Por disso, para manter a funcionalidade adequada do sistema, os dispositivos quânticos exigem refrigeração eficiente e precisam ser resfriados a temperatura muito baixa, em torno de –273 °C.
Diante dessa promessa e desse cenário, a princípio, as companhias que investem na tecnologia têm planos para impulsionar o crescimento e oferecer a capacidade das máquinas em atividades comerciais, como a computação em nuvem.
Alguns dos insights que chamam a atenção com a vinda da computação quântica: previsão meteorológica realmente precisa, desenvolvimento de droga mais segura e de uso individual, operação em mercado financeiro, segurança de computação de maior eficiência, avanço na fronteira da exploração espacial, resolução de problemas na área da inteligência artificial, otimização do tráfego e logística, entre outras aplicações.
O que são os Computadores Quânticos
Os computadores quânticos são máquinas super poderosas que adotam uma nova abordagem no processamento de informações, baseados nos princípios da teoria quântica, ramo da física que lida com o mundo dos átomos e as partículas menores (subatômicas) dentro deles.
Ao aproveitar esse comportamento natural, a computação quântica trata informações de maneira controlada em múltiplos estados, diferentemente dos computadores tradicionais (que executam tarefas sequencialmente), por isso podem analisar grandes volumes de dados e resolver problemas complexos de maneira significativamente mais rápidos. Isso requer novos softwares e programas para trabalhar especialmente com essa forma de computação.
Unidade de informação quântica qubit
Na computação tradicional, toda a informação é codificada em cadeias de bits. Cada bit pode assumir 2 estados ou ter o valor binário de 1 ou 0. Esses uns e zeros atuam como chaves liga/desliga que, por fim, fornecem instruções operacionais para o computador. Por outro lado, a computação quântica não está limitada a 2 estados e usa a unidade básica de informação quântica denominada qubit (abreviatura de "quantum bit"), que operam de acordo com dois princípios-chave da física quântica: superposição e emaranhamento.
Superposição significa que cada qubit pode representar estados de 1 e 0 ao mesmo tempo ou qualquer combinação de ambos, ou seja, pode estar em múltiplos estados ao mesmo tempo. Esse comportamento intrigante acontece apenas em um nível atômico.
Emaranhamento ou entrelaçamento significa que os qubits em uma superposição podem ser correlacionados uns com os outros; isto é, o estado de um (seja um 1 ou um 0) pode depender do estado de outro. Se uma operação for executada em um elemento de par entrelaçado, isso afetará automaticamente o outro, mesmo se separados por grande distância.
Como descrito por Edwin Pednault, membro da IBM Research: pela superposição, um qubit, no entanto, pode representar 0 e 1 simultaneamente - na verdade, em combinações ponderadas (por exemplo, 37 % de 0, 63 % de 1). Se forem ligados emaranhados, dois qubits podem representar 2² (2^2) ou quatro valores simultaneamente: 00, 01, 10 e 11, novamente em combinações ponderadas. Da mesma forma, três qubits podem representar 2³ (2^3) ou oito valores simultaneamente: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, e assim por diante.
Boa parte dos protótipos atualmente em desenvolvimento está na casa dos 50 qubits, que podem representar mais de um quatrilhão de valores simultaneamente.
Pode-se observar que, na medida em que os qubits são adicionados, a complexidade da capacidade de processamento é expandida em níveis exponenciais.
Fonte: IBM
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| crédito: IBM Computador Quântico de 50 qubits da IBM Em Novembro de 2017, a IBM anunciou o lançamento do protótipo do computador quântico de 50 qubits. Os especialistas acreditam que serão necessários entre 50 qubits e 72 qubits para alcançar a supremacia quântica. |
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