O que é um computador quântico?

O que é um computador quântico?

julho 13, 2022 0 Por Dehat

Um computador quântico é uma máquina muito poderosa cujo princípio de funcionamento é muito diferente do de um computador comum e, graças a isso, pode resolver cálculos e análises mais rapidamente.

 

Em muitos casos, mesmo resolvendo problemas que os computadores convencionais não conseguem resolver devido à sua complexidade.

Hoje vamos falar um pouco sobre computadores quânticos, o que é e como funciona, embora o tema ainda seja novo e em evolução. As possibilidades deste tipo de tecnologia não são totalmente compreendidas hoje, mas pode-se prever que serão muito importantes no futuro. De acordo com o famoso físico Richard Feynman, “Quem afirma ter entendido a mecânica quântica não a entende”.

Como funciona um computador quântico?

 

Antes de tudo, para entender o funcionamento dos computadores quânticos, é necessário relembrar um detalhe importante no funcionamento dos computadores convencionais. Eles são baseados no conhecido princípio binário, formado por dois estados, 0 e 1. Em linguagens de computador tradicionais, 0 é geralmente atribuído a “desligado” ou “falso” ou “negativo”, enquanto 1 é atribuído a “desligado” ou “falso” ou “negativo” são atribuídos a “ligado”, ou “verdadeiro” ou “positivo”. Portanto, durante o cálculo, ele irá considerar um desses estados. Por exemplo, se um computador tradicional calcula o melhor trajeto que um carro deve fazer para ir de um ponto a outro mais rápido, ele calcula cada trajeto, um de cada vez, até encontrar o ideal.

Mas na mecânica quântica, há um elemento que lhe dá muitas vantagens, que é a capacidade de assumir dois estados ao mesmo tempo. Isso é chamado de subclasse. Portanto, enquanto um bit em um computador normal pode ser apenas 0 ou 1, um qubit (bit quântico) nesses computadores quânticos pode assumir os dois estados simultaneamente.

 

Com isso, o poder de realizar cálculos concomitantemente. No exemplo de rota, ele pode calcular todas as rotas de uma vez, dando respostas muito mais rápidas do que uma calculadora tradicional.
Outro detalhe importante é que enquanto os computadores tradicionais funcionam por meio de dispositivos como semicondutores, que são transistores, os computadores quânticos são muito diferentes e operam a partir de sistemas quânticos como propriedades de partículas subatômicas como prótons, fótons e elétrons.

Dessa forma, um pequeno número de átomos pode conter valores muito maiores do que os transistores de computador tradicionais.

Também durante a operação do computador quântico, observa-se um efeito muito interessante chamado de Emaranhamento Quântico. Esse efeito faz com que as partículas afetem umas às outras, mesmo a longas distâncias, escolhendo certos estados. Todos eles trabalham juntos em um emaranhado, quase como se fossem um.
Antes da medição, esses qubits estavam em um estado misto, possivelmente 0 e 1 ao mesmo tempo. Mas no momento em que uma pessoa assume um estado, outras fazem o mesmo. É um fenômeno muito misterioso, mas já foi comprovado, embora o próprio Albert Einstein tenha dito uma vez que é impossível.

 

Limites dos computadores quânticos

Computadores quânticos não se parecem com computadores tradicionais e certamente não são vendidos em lojas. De fato, eles são muito caros e também exigem condições específicas para operar, que só podem ser reproduzidos em laboratórios preparados.

Qubits só podem atingir o emaranhamento se o ambiente estiver um pouco acima do zero absoluto, em torno de -273,15 graus Celsius, o que significa que você precisa usar um sistema de refrigeração muito complexo para chegar lá. O núcleo também deve ser protegido contra campos magnéticos ou ondas eletromagnéticas, pois podem interferir nos cálculos e até no funcionamento dos computadores quânticos.
Também torna esses computadores quânticos bastante “frágeis”, porque qualquer coisinha pode interferir no estado quântico dos qubits. Dessa forma, causa mais erros do que um computador normal, pois esse estado pode durar apenas alguns segundos.

Ainda não se sabe quanto custará um computador quântico, mas já sabemos que é muito, muito caro. Estima-se que esse valor ultrapasse US$ 100 milhões por unidade.

 

Google e o seu Sycamore

Uma das empresas conhecidas por confiar em computadores quânticos é o Google. Ela ainda afirma que alcançou a supremacia quântica, o que significa que é capaz de resolver com muita rapidez uma tarefa que um computador tradicional não conseguiria responder, mesmo que fossem modelos mais potentes do mercado ou supercomputadores. Chamado Sycamore, o processador quântico do Google testou se um gerador de números aleatórios poderia realmente gerar números aleatórios. Parece bobo, mas acredite, não é. Eles relatam que o supercomputador mais poderoso do mundo só pode encontrar a resposta em cerca de 10.000 anos, enquanto o Sycamore fez isso em apenas 200 segundos.

Ele foi a primeira pessoa a superar uma calculadora comum resolvendo um problema matemático. No entanto, uma das limitações deste e de qualquer outro modelo quântico hoje é que eles foram criados para resolver um único tipo de problema. No entanto, ainda é uma grande revolução no campo da computação quântica.
O processador do Google tem 53 qubits e é capaz de simular 9 bilhões de estados de uma só vez. Segundo a emissora DW, um único grão de arroz pode enterrar a Torre Eiffel.

O futuro da computação quântica

Muitos especialistas ainda acreditam que precisaremos de várias décadas de pesquisa e evolução antes que os primeiros computadores quânticos possam realmente chegar ao mercado. De fato, com isso dito, eles ainda são instáveis ​​e, por natureza, propensos a erros. Eles ainda precisam ser muito específicos para tarefas, tornando-se importantes para aplicações como pesquisar um número muito grande de bancos de dados, opções de filtragem com uma quantidade inimaginável de possibilidades.

Isso também seria interessante em outras áreas de pesquisa, como em simulações de grandes moléculas. De fato, a computação quântica obedecerá às leis da mecânica quântica, assim como as próprias moléculas. Os computadores ainda não conseguiram dar respostas concretas nesta área. Na verdade, poderia revolucionar o campo da pesquisa farmacêutica e da microbiologia.

No entanto, esse avanço também traz algumas preocupações, principalmente em relação à criptografia e proteção de dados. O método de criptografia mais popular hoje é o RSA, usado principalmente para acessar contas bancárias online. Enquanto nos computadores convencionais é praticamente impossível hackear, os computadores quânticos terão essa capacidade devido ao seu poder sobreposto.

No geral, eles beneficiarão áreas muito específicas e provavelmente não mudarão a maneira como usamos os computadores tradicionais hoje. Portanto, não, você não responderá a e-mails ou jogará Fortnite em um computador quântico.

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