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O que é um computador quântico?

Você não faz ideia do que seja um computador quântico? Explicamos o que é, para o que serve e como poderá mudar tudo

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24 semanas atrás

computador quântico pode ser a solução para grandes problemas no futuro próximo: tratam-se de máquinas super potentes, capazes de resolver cálculos em uma velocidade muito maior que os computadores tradicionais, mas como toda tecnologia em sua infância, ainda é bem cara e restrita. Ainda assim, as promessas são grandes.

Camille Geváudan / computer and cat / Flickr / computador quântico

O que é um computador quântico?

Para entender como um computador quântico funciona, é preciso voltar ao básico da computação tradicional. No modelo simbólico que criamos para representar um bit, o menor valor que uma máquina pode entender, ele só suporta dois estados por vez:

  • ligado: ao qual atribuímos o valor 1;
  • desligado: de valor 0.

É com base nos bits que computadores usam código binário, a linguagem mais básica.

Erwin Schrödinger, o gato da foto e o notebook

Na Mecânica Quântica, no entanto, uma partícula pode assumir dois estados ao mesmo tempo, o que chamamos de superposição. O clássico experimento mental do gato de Erwin Schrödinger é uma simplificação do contexto, mas ilustra bem como funciona.

Ao aplicar este conceito na computação, teríamos uma partícula como um bit quântico (qubit) que poderia retornar três posições: ligado (1), desligado (0), ou uma superposição de ambos (1 e 0). Assim, um qubit pode comportar dois valores de uma vez; dois qubits, quatro valores, e assim por diante.

Isso significa que uma quantidade pequena de átomos pode não só comportar valores muito maiores do que os transístores de um computador tradicional, como seriam capazes de realizar cálculos simultâneos, graças à superposição de valores.

Para um computador quântico funcionar, ele depende de um efeito chamado Entrelaçamento Quântico, que faz com que partículas se influenciem a escolherem estados à distância, algo que Albert Einstein disse ser impossível, e chamou de “Efeito Fantasmagórico à Distância”:

Imagine uma máquina selada, que cunha duas moedas ao mesmo tempo, embale-as em caixas, presas por uma gota de cola, e as envie uma para o Rio de Janeiro, e outra para Londres. Ambas moedas podem cair com a cara ou a coroa para cima, mas quando o cientista de Londres abrir a sua caixa, e esta der cara, automaticamente a moeda despachada para o Rio dará coroa.

No modelo de Entrelaçamento, ambas moedas são uma coisa só, com uma influenciando a outra, e o mesmo se aplica aos bits quânticos. Esse efeito já foi observado, então sim, Einstein estava errado nessa.

Para que serve um computador quântico?

IBM Q System One / computador quântico

Q System One, da IBM

Definitivamente, não será para uso público. Como o custo é alto (e mesmo no futuro isso não deve mudar), e dada a capacidade de processamento de dados simultâneos, eles serão usados para fatoração de grandes números. Sendo assim, serão usados para criar chaves criptográficas mais fortes, em pesquisas científicas, simulando modelos biológicos, meteorológicos, astronômicos ou moleculares, no desenvolvimento de medicamentos, em pesquisas aeroespaciais e claro, na defesa.

Pesquisas mais avançadas, como transmissão de internet pelo vácuo também seriam possíveis com o modelo quântico, com muito mais velocidade e sem perda de pacotes.

Quais as limitações de um computador quântico?

Computadores quânticos só funcionam em condições muito específicas, o que inviabiliza a escala por enquanto. Os qubits só assumem as características de entrelaçamento em temperaturas próximas ao zero absoluto (-273,15º C), exigindo sistemas sofisticados de refrigeração. Além disso, o núcleo precisa ser blindado contra campos magnéticos ou ondas eletromagnéticas, que podem interferir nos cálculos e prejudicar o funcionamento desses computadores.

Por isso mesmo, o preço final de um computador quântico é ridiculamente alto: embora ninguém revele valores, estima-se que o custo médio de produção gire em torno de US$ 100 milhões por unidade.

Quais empresas oferecem soluções com computadores quânticos hoje?

IBM Research / Q System One / Flickr / computador quântico

No momento, grandes companhias como a IBM, a Intel e o Google possuem soluções em computação quântica, todas voltadas à macro-computação e resolução de grandes problemas, e embora o acesso às máquinas seja um tanto restrito, é possível experimentar na nuvem o que a tecnologia promete para o futuro.

A IBM oferece a Q Experience, que exige um cadastro para que a empresa libere o acesso, mas não costuma colocar muitos empecilhos. O programa é voltado para pesquisadores, e oferece kits de desenvolvimento que permitem ao usuário criar algoritmos dedicados.

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