O que é um computador quântico?

O computador quântico é uma máquina bastante poderosa que tem funcionamento e um princípio bem diferente do computador comum e, graças a isso, é possível resolver cálculos e análises de forma mais rápida. Em muitos dos casos até mesmo resolvendo problemas que computadores comuns não poderiam resolver por causa da complexidade.

Hoje vamos falar um pouco do computador quântico, o que ele é e como funciona, embora o assunto ainda seja novo e esteja em evolução. Hoje em dia ainda não é possível entender todas as possibilidades desse tipo de tecnologia, porém é possível prever que elas serão importantes no futuro.

Segundo um famoso físico, Richard Feynman, “Quem afirma ter entendido a mecânica quântica, não a entendeu”.

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Como funciona um computador quântico?

Primeiro, para entender como é o funcionamento de um computador quântico, é preciso relembrar um detalhe importante no funcionamento dos computadores comuns. Eles são baseados no famoso princípio binário, que é formado por dois estados, o 0 e o 1. Na linguagem da computação tradicional geralmente o 0 é atribuído para “desligado” ou “falso” ou “negativo” enquanto o 1 é atribuído para “ligado”, ou “verdadeiro” ou “positivo”.

Por isso, ao fazer um cálculo, ele considera um desses estados. Por exemplo, se o computador tradicional fosse calcular qual a melhor rota que um carro precisa pegar para chegar de um ponto a outro mais rápido, ele faria o calculo de cada rota, uma por vez, até encontrar a ideal.

Mas na mecânica quântica, existe um fator que traz muitas vantagens, que é a habilidade de assumir dois estados ao mesmo tempo. Isso é chamado de superposição. Então, enquanto um bit de um computador normal pode ser só 0 ou 1, um qubit (bit quântico) nesses computadores quânticos podem assumir os dois estados ao mesmo tempo.

Com isso, o poder de realizar cálculos simultâneos. No exemplo das rotas, ele conseguiria calcular todas as rotas ao mesmo tempo, chegando a uma resposta muito mais rápido do que o computador tradicional.

Outro detalhe importante é que enquanto os computadores tradicionais funcionam através de dispositivos como semicondutores, que são os transistores, o computador quântico é muito diferente e funciona a partir de sistemas quânticos como por exemplo as propriedades de partículas subatômicas como próton, fótons e elétrons.

Dessa forma, uma quantidade pequena de átomos pode comportar valores bem maiores do que os transistores de um computador tradicional.

Ainda no funcionamento do computador quântico, é observado um efeito bem interessante chamado de Entrelaçamento Quântico. Esse efeito faz com que as partículas influenciem umas às outras, mesmo a distância, escolhendo certos estados. Elas trabalham todas juntas em um emaranhado, quase como se fosse uma só.

Antes da medição, esses qubits estão em um estado misto, podendo ser 0 e 1 ao mesmo tempo. Mas no momento que uma assume um estado, as outras fazem o mesmo. É um fenômeno bem misterioso, mas já foi comprovado, mesmo que o próprio Albert Einstein tenha dito certa vez que era impossível.

Limitações do computador quântico

Os computadores quânticos não se parecem com os tradicionais e certamente não são vendidos em lojas. Isso porque eles são muito caros e também precisam de condições específicas para funcionar, que só são possíveis de serem recriadas em laboratórios preparados.

Os qubits só conseguem chegar ao entrelaçamento se o ambiente estiver a uma temperatura um pouco maior do que o 0 absoluto, em cerca de -273,15 graus Celsius, ou seja, é preciso usar um sistema de refrigeração muito sofisticado para isso. Também é preciso que haja uma blindagem do núcleo contra campos magnéticos ou ondas eletromagnéticas, já que elas podem causar interferência nos cálculos e até mesmo no funcionamento dos computadores quânticos.

Isso também faz com que esses computadores quânticos sejam bastante “frágeis”, já que qualquer coisinha pode interferir no estado quântico dos qubits. Dessa forma, ele comete mais erros do que os computadores comuns, já que esse estado pode durar apenas alguns segundos.

Ainda não é possível saber qual é o preço de um computador quântico, mas já se sabe que é muito, muito caro. Estima-se que esse valor seja superior a US$ 100 milhões por cada unidade.

Google e o seu Sycamore

Uma das empresas já conhecidas a contar com um computador quântico é a Google. Ela inclusive já anunciou que ele obteve supremacia quântica, que significa que ele conseguiu resolver com muita velocidade uma tarefa que um computador tradicional não conseguiria responder, mesmo sendo o modelo mais poderoso do mercado ou supercomputador.

Chamado de Sycamore, o processador quântico do Google examinou se um gerador de números aleatórios conseguia produzir de fato números aleatórios. Parece algo bobo, mas acredite, não é. Eles informaram que o supercomputador mais poderoso do mundo só conseguiria chegar a uma resposta em um tempo estimado de 10 mil anos, enquanto o Sycamore conseguiu em apenas 200 segundos.

Ele foi o primeiro a superar um computador clássico resolvendo um problema matemático. Porém, uma das limitações dele e de qualquer outro modelo quântico atualmente, é que eles são produzidos para resolver apenas um tipo de problema. Ainda assim, foi uma revolução importante da computação quântica.

O processador da Google tem 53 qubits, e é capaz de simular 9 bilhões de estados ao mesmo tempo. Uma quantidade de grãos de arroz que poderia soterrar a Torre Eiffel, de acordo com a emissora DW.

O futuro da computação quântica

Muitos especialistas ainda acreditam que precisaremos de mais algumas décadas de estudos e evolução para que os primeiros computadores quânticos realmente possam chegar ao mercado. Isso porque, como já dito, eles ainda são instáveis e, por natureza, propensos ao erro.

Eles ainda devem se manter bem específicos para cada tarefa, se tornando importantes para aplicações como uma busca dentro de um número muito grande de base de dados, filtrando opções em um número inimaginável de possibilidades.

Isso será também muito interessante nas áreas de pesquisas, como na simulação de grandes moléculas, por exemplo. Isso porque a computação quântica seguiria as próprias leis da mecânica quântica, assim como as próprias moléculas. Atualmente os computadores ainda não conseguem chegar a respostas concretas nesse campo. Na prática, poderá revolucionar o campo de pesquisas farmacêuticas e microbiologia.

Porém, esse avanço também traz algumas preocupações, principalmente em relação a criptografia e proteção de dados. Hoje em dia o método de encriptação mais comum é o RSA, usado principalmente para acessar contas de banco online. Enquanto em computadores comuns ele seja praticamente impossível de ser hackeado, computadores quânticos terão essa habilidade por causa do seu poder de superposição.

No geral, eles serão benéficos para áreas bem específicas, e muito provavelmente não mudarão a forma com que usamos hoje em dia os computadores tradicionais. Então não, você não responderá e-mails ou jogará uma partida de Fortnite em um computador quântico.