Computador quântico: sonho ou realidade?

Supremacia quântica é um termo muito utilizado ultimamente. Creio que ela seja o símbolo da revolução que estamos vivendo, ou seja, o que os especialistas chamam de “revolução 4.0” – a quarta depois da invenção da máquina a vapor. “Supremacia” não é um termo muito simpático, mas é o que temos pro almoço, como diria minha mãe, Clesemir. 

Supremacia quântica é quando um computador quântico consegue realizar uma tarefa que é praticamente impossível para os melhores computadores clássicos disponíveis – sim esse seu celular ou computador em que você está lendo este texto é chamado “computador clássico”. Especificamente, um computador quântico pode demonstrar uma vantagem clara e significativa em relação aos sistemas convencionais em certas operações ou cálculos.

Em outubro de 2019, o Google anunciou que havia alcançado a supremacia quântica com seu processador quântico chamado "Sycamore". Eles afirmaram que seu processador realizou uma tarefa específica em 200 segundos, que levaria aproximadamente 10.000 anos para ser concluída pelos mais avançados supercomputadores clássicos da época.

A conquista da supremacia quântica é um marco significativo na computação quântica, mas ainda há muitos desafios técnicos e teóricos a serem superados antes que os computadores quânticos se tornem amplamente úteis e aplicáveis em diversas áreas. 

A ideia é que, para certos problemas, um computador quântico pode ter uma vantagem inerente sobre os computadores clássicos devido à sua capacidade de existir em múltiplos estados simultaneamente. Na minha cabeça ele é quase uma mãe – consegue fazer várias coisas ao mesmo tempo: lava louça, cuida do menino, briga com o outro e ainda conversa ao telefone resolvendo coisas do trabalho. 

Ou seja, os computadores clássicos usam bits, que podem assumir dois estados, 0 ou 1. Já os computadores quânticos usam qubits, que podem estar em 0 e 1, ao mesmo tempo. Isso permite que os computadores quânticos executem cálculos de forma muito mais eficiente do que os computadores clássicos.

Os computadores quânticos podem ser usados para quebrar alguns dos sistemas de criptografia mais seguros que são usados atualmente. Isso pode ter implicações significativas para a segurança da informação. Ou serem usados para simular sistemas quânticos complexos, como moléculas, materiais e átomos, cujo custo computacional é muito grande em computadores clássicos. 

Mas não há almoço grátis: os computadores quânticos têm um potencial revolucionário, mas não são uma solução mágica. Eles têm uma série de desafios e limitações que precisam ser superados antes que possam ser usados de forma generalizada. Um dos principais desafios é a estabilidade dos qubits. Os qubits são muito sensíveis a perturbações ambientais, o que pode causar erros nos cálculos. A correção de erro quântico é uma técnica que pode ajudar a reduzir esses erros, mas ela requer um número adicional de qubits.

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Outro desafio é a escalabilidade. Os computadores quânticos atuais têm apenas um número limitado de qubits. Para resolver problemas reais, é necessário construir computadores quânticos com milhares ou mesmo milhões de qubits.

Recentemente, cientistas da IBM conseguiram contornar o ruído quântico. Para tal, a equipe realizou medições desse ruído em cada um dos qubits, que podem seguir padrões relativamente previsíveis determinados por vários fatores, como sua posição dentro do dispositivo e imperfeições microscópicas de fabricação.

A equipe usou o processador quântico IBM Quantum Eagle composto por 127 qubits supercondutores em um chip para gerar grandes estados emaranhados que preveem com precisão propriedades como sua magnetização.

O que estamos testemunhando é a possível concretização do que Albert Einstein questionava: o fato de algo estar simultaneamente em dois estados. Há uma expectativa que nos próximos anos os computadores quânticos sejam uma realidade em aplicações reais, ao contrário do mundo de hoje que ainda é um avião que ainda não fez o teste de voo.

Bom lembrar que os avanços na inteligência artificial (IA), na internet de altíssima velocidade (5G e 6G) e nos computadores quânticos estão transformando o mundo. Essas tecnologias têm o potencial de revolucionar nossas vidas em uma ampla gama de áreas, desde a saúde e a educação até a economia e a segurança. Além, claro, de sacudir as áreas como das relações humanas e da política.

De fato, a IA já está sendo usada para desenvolver novos medicamentos, diagnosticar doenças e personalizar o ensino, além de ter mudado a face do planeta na eleição de presidentes ou no caso do Brexit britânico. Já a 5G está permitindo a conexão de bilhões de dispositivos e a 6G promete velocidades ainda mais rápidas. E, como vimos, os computadores quânticos, por sua vez, têm o potencial de resolver problemas que são impossíveis ou muito difíceis para computadores clássicos.

A soma dessas três tecnologias tem o potencial de criar um mundo completamente novo. E, claro, os países que as controlarem comandarão o planeta.

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