Computação Quântica: conheça a tecnologia que revolucionará o futuro

Na computação clássica, os computadores trabalham com o sistema binário em que todas as quantidades são representadas com base em dois números: zero e um. Como em um cara ou coroa, só há duas possibilidades de escolha. Imagine agora um computador que possa usar uma identidade não binária, mais fluida.

Em vez de simplesmente zero e um, pense em um computador que trabalha com uma superposição, ou combinação de zero e um. No lugar de bits, há qubits, que podem ser tanto zeros quanto uns, até serem processados. Assim, as possibilidades são infinitas.

O que um computador com processamento de tantas possibilidades poderia fazer? Ele pode, por exemplo, estimular o desenvolvimento de novos avanços na ciência, com métodos de aprendizado de máquina para diagnosticar doenças mais cedo ou até proporcionar uma criptografia inquebrável, em que hackers não pudessem copiar secretamente uma chave privada com perfeição.

O computador descrito acima já existe e há diversas instituições aproveitando o seu imenso potencial. Conhecido como computador quântico, ele foi desenvolvido pela IBM.

Em uma iniciativa pioneira na indústria que tenta trazer computadores quânticos de laboratórios para o mundo real, foi lançado o Q System One, o primeiro sistema universal de computação quântica integrado projetado para uso científico e comercial.

E esse promete ser um dos mais impactantes progressos que veremos no mercado de tecnologia.

Como funciona a computação quântica

Em uma palestra a respeito de computação quântica, Shohini Ghose, professora de Astrofísica na Universidade Wilfrid Laurier, deu um claro exemplo de quão poderosa a computação quântica pode ser para nossas vidas. A comparação que ela fez? Será como evoluir das velas para as lâmpadas.

“A física quântica descreve o comportamento dos átomos e das partículas fundamentais, como elétrons e fótons. Um computador quântico opera controlando o comportamento dessas partículas, mas de uma maneira totalmente diferente dos computadores comuns. Ele não é apenas uma versão mais poderosa de nossos computadores atuais, assim como uma lâmpada não é uma vela mais poderosa”, explica Shohini Ghose.

“Não se pode fabricar uma lâmpada fazendo velas cada vez melhores. Uma lâmpada tem uma tecnologia diferente, baseada em um conhecimento científico mais profundo. De maneira semelhante, um computador quântico é um novo tipo de aparelho, baseado na ciência da física quântica. Assim como a lâmpada transformou a sociedade, os computadores quânticos têm o potencial de impactar inúmeros aspectos de nossa vida, inclusive nossas necessidades de segurança, nossa assistência médica e até mesmo a internet”, complementou.

Os benefícios que a computação atual proporciona, por mais avançada que ela seja, jamais serão suficientes para superar alguns desafios. Há certas questões de tamanha complexidade que demandam um novo patamar de poder computacional para resolvê-las. A computação quântica é a responsável por entregar esse novo patamar.

Todos os sistemas de computação dependem de uma habilidade fundamental para armazenar e manipular informações. Atualmente, os computadores manipulam bits individuais, que armazenam informações como 0 e 1. Já os computadores quânticos alavancam fenômenos da mecânica quântica para manipular informações. Para fazer isso, eles dependem de bits quânticos ou qubits.

Qubits, geralmente, são elétrons supercondutores ou outros tipos de partículas subatômicas. Há algumas formas de criá-los. Um desses métodos usa supercondutividade para criar e manter um estado quântico.

Gerenciar qubits é um grande desafio científico e de engenharia. Os qubits supercondutores demandam temperaturas próximas do zero absoluto, uma vez que qualquer calor pode provocar erros no sistema. A IBM, por exemplo, conta com múltiplas camadas de circuitos supercondutores em um ambiente controlado e resfriado próximo do zero absoluto.

Em recente entrevista, Jeff Welser, vice-presidente e diretor de laboratório da IBM Research, destacou que os computadores quânticos trabalharão em conjunto com os computadores que utilizamos atualmente.

“Computadores quânticos e computadores clássicos funcionarão juntos no futuro. Processadores quânticos devem ser mantidos próximos do zero absoluto para operar, e precisamos de computadores clássicos para fazer interface com sistemas quânticos: enviar sinais para os processadores, interpretar os resultados desses sinais, etc”, ponderou.

“O que podemos imaginar são computadores clássicos tocando em computadores quânticos para tarefas muito difíceis ou intratáveis ​​para eles, como a simulação molecular. É assim que os computadores quânticos fornecem uma “vantagem quântica” para certas tarefas”, acrescentou.

Quais os benefícios do computador quântico

Ainda em seus primeiros passos, a computação quântica já desperta diversas previsões a respeito do impacto que causará em nossas vidas. Há quem pondere que ainda é cedo para análises realistas. Afinal, smartphones são os dispositivos mais presentes no nosso cotidiano atualmente, mas pouco eram usados até o início deste século.

Contudo, alguns benefícios trazidos pelos computadores quânticos já são identificados. O aumento da segurança de dados é um deles.

Como destacou Shohini Ghose, a incerteza quântica poderia ser usada para criar chaves privadas para criptografar mensagens enviadas de um local a outro de modo que os hackers não pudessem copiar secretamente a chave com perfeição. Eles teriam que quebrar as leis da física quântica para “hackear” a chave. Bancos e outras instituições financeiras já estão testando essa “criptografia inquebrável”.

Há uma grande expectativa ainda de como a computação quântica poderá revolucionar a produção de medicamentos. Atualmente, descrever e calcular com exatidão todas as propriedades quânticas de todos os átomos da molécula é uma tarefa difícil mesmo para supercomputadores.

Um terceiro ponto destacado é o teletransporte de informações de um local a outro sem transmiti-las fisicamente. Como isso é possível? As identidades fluidas das partículas quânticas podem ficar presas no espaço e no tempo de tal maneira que, quando mudamos algo sobre uma partícula, ela pode impactar a outra, e isso cria um canal para o teletransporte.

O Inside Quantum Technology apontou quais setores tendem a receber mais investimentos em computação quântica nos próximos anos.

Na busca pelo desenvolvimento da computação quântica, a IBM permite que qualquer pessoa acesse o Q System One pela nuvem. “Estamos em um estágio de rápida evolução da computação quântica. Faz muito mais sentido colocá-los na nuvem para que possamos mantê-los, atualizá-los e escalá-los em nossos datacenters em nuvem”, ressaltou Jeff Welser.

Além da IBM, a Nasa e o Google são duas outras grandes companhias que têm destinado investimentos à computação quântica. Ainda é cedo para apontar como essa tecnologia mudará nossas vidas, mas podemos afirmar que coisas que pareciam futuristas demais já estão próximas de se tornar realidade. E, hoje, a IBM é quem se destaca à frente dessa revolução.

Enquanto aguardamos os próximos passos da computação quântica, já podemos mapear como é, hoje, o processo de compras de tecnologia.