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O que são e como funcionam os computadores quânticos?

Com a capacidade de avaliar diferentes combinações de resultados simultaneamente em apenas alguns segundos, os computadores quânticos podem ser o futuro da pesquisa e tecnologia.

Computadores quânticos são muito poderosos e podem resolver, em segundos, desafios que normalmente seriam solucionados depois de milhares de anos (Foto: Divulgação/Microsoft)

Os computadores quânticos são uma espécie de supercomputadores, que podem operar milhões de vezes mais rápido do que os supercomputadores mais avançados de hoje, realizando bilhões de cálculos ao mesmo tempo. Essa tecnologia pode alimentar avanços em inteligência artificial, ciência de materiais e química.

Com seu nome derivado da física quântica, esses computadores preveem comportamentos de partículas que vão muito além da dualidade dos bits que conhecemos. A computação básica parte da premissa do 0 e 1, significando falso e verdadeiro, respectivamente. Essa dualidade evoluiu ao longo do tempo, claro, mas ainda serve de base para tudo que é digital: textos, fotos, vídeos, músicas, programas e apps que usamos em PCs ou celulares. O bit é justamente cada um desses ‘zeros’ e ‘uns’, que é representado por impulsos elétricos e ópticos.

Quando falamos de computadores quânticos, os bits são substituídos por qubits, que é uma partícula de nível subatômica (um elétron ou um fóton, por exemplo). Essa propriedade pode representar várias combinações de 0 e 1 ao mesmo tempo, diferente do bit, que é binário e se restringe apenas ao 0 e ao 1.

Como resultado, um computador quântico pode reduzir em muito o tempo necessário para concluir uma tarefa, já que avalia diferentes combinações de resultados simultaneamente. Cálculos e algoritmos que seriam resolvidos em milhões de anos em computadores convencionais, aqui, são resolvidos com facilidade.

Essa tecnologia, porém, ainda precisa de muito estudo e evolução, já que os qubits são muito frágeis e seu estado quântico pode durar apenas milissegundos. Uma variação na temperatura do ambiente ou uma vibração, por mais leve que seja, pode fazer com que este estado seja interrompido, o que, consequentemente, gera um erro no cálculo.

Portanto, os computadores quânticos não se encaixam no que conhecemos como o computador tradicional e ficam restritos a tarefas muito pontuais. Não há uma perspectiva de que no futuro a tecnologia quântica substitua a computação básica, restringindo seu uso, atualmente, apenas a grandes empresas como IBM, Google, Honeywell e IonQ.

Governos e empresas em todo o mundo investirão quase US$ 16,4 bilhões em desenvolvimento quântico até o fim de 2027, de acordo com a empresa de pesquisa de mercado IDC.

O computador quântico do Google

O gigante de buscas talvez seja o nome mais famoso quando se pensa em computador quântico. Nomeado de Sycamore, a tecnologia já realizou feitos históricos para a empresa.

Em outubro de 2019, por exemplo, o Google atingiu o que chamaram de supremacia quântica, quando desvendaram em 200 segundos o segredo por trás de um gerador de números aleatórios. O computador mais potente do mundo demoraria cerca de 10 mil anos para realizar a mesma tarefa.

Em 2021, num feito ainda mais impressionante, o Sycamore pode ter conseguido provar a existência de “cristais do tempo”, um estado da matéria que, até então, era apenas teorizado por cientistas.

Para a física, os cristais consistem em átomos que criam um padrão repetitivo, formando redes sequenciais. O “cristal do tempo”, em vez de possuir um padrão que se repete a cada determinada distância, se repete a cada certo tempo. Com 20 de seus qubits, o computador quântico do Google conseguiu apresentar esse estudo pela primeira vez desde que a teoria desses cristais foi proposta, em 2012.

O computador quântico da IBM

A IBM definiu para 2025 anos a meta para entrega de um computador quântico pronto para uso comercial. O presidente-executivo, Arvind Krishna, disse que a empresa terá um computador quântico de mais de 4.000 qubits pronto até 2025, um salto em relação ao seu hardware atual de 127 qubits.

Ele disse que a tecnologia pode otimizar as frotas de caminhões de roteamento ou melhor modelar riscos financeiros. Um computador normal quase “do tamanho deste planeta” seria necessário para resolver problemas comparáveis, disse ele.

Startup brasileira

São poucas as empresas brasileiras que já estão no ramo da computação quântica. Uma delas é a startup Dobslit, de São Carlos (SP), que iniciou suas atividades em fevereiro de 2021. A empresa usa tecnologias quânticas para trabalhar dados em setores como finanças, logística e cibersegurança.

Apocalipse quântico?

A superpotência dos computadores quânticos pode ter um lado sombrio também. 

Por exemplo, um computador normal levaria anos para tentar decifrar senhas ou quebrar um sistema de criptografia, já que existem bilhões de combinações possíveis. Porém, um futuro computador quântico, em tese, poderia fazer isso em apenas alguns segundos.

Eles poderiam ser usados, então, para limpar contas bancárias ou desligar sistemas de defesa do governo.

Por isso, algumas precauções estão sendo tomadas. Por exemplo, no Reino Unido, segundo a BBC, todos os dados governamentais classificados como “ultrasecretos” já são “pós-quânticos”, ou seja, usam novas formas de criptografia que os pesquisadores esperam que sejam à prova de quantum.

*Com supervisão de Maria Carolina Abe
Matéria original na Época Negócios: https://epocanegocios.globo.com/Tudo-sobre/noticia/2022/07/o-que-sao-e-como-funcionam-os-computadores-quanticos.html

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