Computadores quânticos: o poder do qubits Ciência Nordestina

terça-feira, 29 janeiro 2019

Entenda os conceitos abstratos que estão por trás dessa revolução sem precedentes que pode modificar os computadores tradicionais

No último dia 08 de janeiro, a IBM anunciou o primeiro computador quântico comercial. Esta é uma revolução sem precedentes que pode modificar a segurança da internet, a criptografia das transações bancárias e ao mesmo tempo permitir com que grandes problemas sejam resolvidos.

Mas afinal, o que é um computador quântico? Como os multiversos, tunelamento, emaranhamento quântico e a superposição podem ser a chave de um sistema tão poderoso? E mais importante que isso, como estes conceitos abstratos podem ser materializados no chip de um computador?

Vamos começar pelo começo:

Werner Heisenberg em 1927 estabeleceu uma premissa fundamental da física quântica, quando mostrou haver a impossibilidade de definir com exatidão a posição e velocidade de um elétron, ou seja, quanto menor a incerteza de sua velocidade maior será a incerteza na sua posição, e vice-versa. Isso obviamente provocou um choque dramático com a física tradicional: Deus entrando no mundo das probabilidades?

Somado a isso, a física quântica mostra que um sistema existe parcialmente em todos os estados possíveis, assumindo um único estado apenas quando é medido.

Esse processo foi elaborado mentalmente por Erwin Schrodinger em um “experimento” chamado o gato de Schrodinger: Imagine que um gato tem 50% de chances de sobreviver após três dias sem comida e bebida. Se ao final deste período o gato estiver dentro de uma caixa fechada, tudo o que podemos dizer é que ele tem igual probabilidade de estar vivo ou morto.

Foto: Philosophical Library.

Quando abrirmos a caixa e observarmos o gato, chegamos à conclusão de ver se o animal está vivo ou morto. Ou seja, o observador fez o sistema colapsar para uma situação única. Antes, na caixa fechada, no exato instante do terceiro dia, podemos assumir que o animal estaria vivo e morto. Ou seja, o gato pode assumir dois estados diferentes ao mesmo tempo. Este conceito de superposição é fundamental para entender a computação quântica.

Nos computadores tradicionais, destes que temos em casa e no trabalho, um bit pode ser zero ou um – ou seja ele pode assumir dois estados. Quando é zero, é zero. Quando é um, é um.

A física quântica permite com que exista o qubite (versão quântica do bite) que pode assumir três níveis (zero, um ou os dois valores ao mesmo tempo).

Isso seria possível a partir da substituição dos transistores (que associam o corte e saturação a 0 e 1) por anéis de supercondutores com corrente circulando no sentido horário (zero), circulando no sentido anti-horário (um) ou nos dois sentidos (zero e um).

Esta superposição de estados permite uma simultaneidade de cálculos até então não suportada. Isso eleva a capacidade de processamento e reduz drasticamente o tempo de resposta para a resolução de problemas realmente complexos.

Problemas estes que vão desde a combinação de problemas isolados até a busca de questões ainda não respondidas. O computador quântico passaria a manipular a gigantesca massa de dados que o planeta dispõe e buscaria interconexões que as limitações de processamento ainda não permitiram acontecer.

E isso interfere na sua senha das redes sociais, o local que visitará nas próximas férias e também na resposta mais complexa de todas: estaríamos sós no universo?

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Leia o texto anterior: A ciência aberta para todos – Open Acess 2020

Helinando Oliveira é Professor da Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf) desde 2004 e coordenador do Laboratório de Espectroscopia de Impedância e Materiais Orgânicos (LEIMO).

Helinando Oliveira

Uma resposta para “Computadores quânticos: o poder do qubits”

  1. Tomara que revolução tecnológica chegue até nós pobres mortais pois estou louco para usar esse computador quântico com certeza vai ser uma nova era para internet com a conhecermos irá começar com esses computadores.

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