Computação quântica e o futuro da tecnologia

Friday, 01 de November de 2019

Você já ouviu falar sobre computação quântica? Como serão os computadores e a computação daqui há alguns anos?


O desenvolvimento do computador foi um grande marco na história da humanidade e propiciou a criação da tecnologia como conhecemos atualmente. Contudo, os avanços tecnológicos não param, e a criação de novas técnicas e dispositivos cresce exponencialmente. A computação como conhecemos, já atingiu um patamar estável ou ainda é possível um salto para criação de um novo tipo de computação mais avançada? É possível afirmar que a computação como conhecemos muito em breve irá passar por uma revolução, através do chamado COMPUTADOR QUÂNTICO.


Computação clássica X Computação quântica


O computador quântico é um dispositivo que realiza cálculos usando a superposição quântica e outros princípios da física quântica [1]. Vamos então entender um pouco sobre essa superposição.


Na computação clássica, a informação é armazenada ou processada na forma de bits – que podem ser representados por 0 ou 1. Contudo, na  computação quântica, os bits quânticos, ou chamados qubits, podem assumir inúmeros estados entre 0 e 1, num fenômeno chamado superposição. Dessa forma, a quantidade de informação que pode ser processada aumenta exponencialmente, pois, enquanto um par de bits tradicionais representa um tipo de informação de cada vez, os dois bits quânticos representam quatro estados ao mesmo tempo [3]. 
 
Para exemplificar a diferença entre os computadores clássicos e quânticos, vamos imaginar a seguinte situação: um sujeito esqueceu a senha do seu cofre, composta por 10 dígitos numéricos (1 ou 0), contudo ele pode realizar quantas tentativas forem necessárias para tentar desbloquear o aparelho. 

 

Dessa forma, teríamos 1024 combinações diferentes. O computador clássico tentaria descobrir a combinação correta, porém teria que calcular uma possibilidade de cada vez. Já o computador quântico, graças à superposição, seria capaz de realizar todos os cálculos ao mesmo tempo. Logo, o computador quântico pode resolver problemas complexos que hoje levam muito tempo para serem solucionados por máquinas tradicionais.


Utopia ou realidade?


Computadores quânticos já passam por testes nos EUA, apesar de inúmeros desafios técnicos. Embora haja grandes avanços nas últimas décadas na área da computação, a capacidade de processamento dos computadores clássicos ainda é muito ineficiente, diantes dos desafios do mundo moderno, como por exemplo, análise do comportamento de uma proteína, desenvolvimento de novas drogas, previsão meteorológica e, na neurociência, processamento de dados eletrofisiológicos [2].
 
Recentemente a Google anunciou que teria conseguido atingir a chamada supremacia quântica, portanto, um de seus computadores quânticos foi capaz de realizar uma operação matemática impossível de ser feita com um computador clássico, o que pode ser um marco na computação e em diversas áreas subjacentes, como por exemplo a inteligência artificial [3].  A equipe coordenada pelo Google realizou em 200 segundos operação que levaria 10 mil anos em computador clássico, portanto, fez com que um de seus computadores quânticos realizasse uma operação matemática impossível de ser feita, em tempo razoável, por uma máquina clássica, que opera no sistema binário [4]. 

Como a computação quântica irá afetar nossa vida?


O desenvolvimento do computador quântico possibilitará o avanço em diversas áreas do conhecimento e quebrará muitas barreiras e entraves que o mundo moderno enfrenta, afetando de maneira direta a vida como conhecemos. Dentro da neurociência, permitirá o melhor entendimento do cérebro, tendo em vista que será possível processar os dados de maneira muito mais rápida que os computadores clássicos, e em consequência disso, as leis gerais da aprendizagem humana [1].  Muitos dos desafios que a neurociência enfrenta, se dá pela capacidade e custo computacional. 
 
O desenvolvimento de computadores quânticos deve ser muito debatido pela comunidade científica nos próximos meses e anos, e muitas portas deverão ser abertas para revolucionar como computadores operam e como a tecnologia é desenvolvida e conhecida. De toda forma, chega de 0 e 1!






Referências

[1] ANDREATA, Mauro Antonio. Computação quântica e o sonho de Pestalozzi. Itinerarius Reflectionis, [s. L.], v. 15, n. 1, p.1-17, 08 set. 2019. https://doi.org/10.5216/rir.v15i1.53967

[2] ESTADÃO. Computação quântica: a Física abre espaço para nova era das máquinas. 2018. https://link.estadao.com.br/noticias/inovacao,computacao-quantica-fisica-abre-espaco-para-nova-era,70002278589.

[2] ESTADÃO. Google diz ter chegado a feito histórico com computador quântico. 2019. https://link.estadao.com.br/noticias/geral,10-mil-anos-em-3-minutos-google-chegou-a-marca-historica-com-computador-quantico-diz-jornal,70003021493.

[4] ARUTE, Frank et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor. Nature, [s.l.], v. 574, n. 7779, p.505-510, out. 2019. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5.

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Autor:

Jackson Cionek

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