O mundo quântico

Uma nova era chegou! O mundo está se tornando quântico. A eletrônica, computação e a mecânica quântica entraram em cena, o mundo está disruptivo, as tecnologias estão provocando a ruptura dos padrões, modelos e tecnologias estabelecidas. Esse processo de inovação tem nome, Engenharia. Através das diversas áreas da Engenharia, aplicando conhecimentos da ciência da computação, matemática, física e química, o mundo está se transformando. Os chips são essenciais, e eles estão cada vez mais reduzindo suas dimensões. Estamos migrando do mundo newtoniano para o mundo quântico!

 A Engenharia Eletrônica trata da concepção e instruções entre os equipamentos, pois ela se dedica ao planejamento, estudos, projetos, análises, avaliações, vistorias, perícias, pareceres técnicos, divulgação técnica, ensino, pesquisas, experimentação, ensaios, execução de obras e serviços técnicos, e produção técnica especializada industrial dos circuitos e dispositivos eletrônicos desde sua concepção a sua fabricação e aplicação. Assim, através do software e do hardware, a Engenharia Eletrônica intensificará a transformação digital a qual estamos vivenciando.

O software é o conjunto de componentes lógicos que através de um programa controlam o funcionamento de um computador, smartphone, sistemas embarcados e demais equipamentos eletroeletrônicos, inclusive os veículos automotores, aviões, foguetes, etc. O programa é composto por uma rotina, que nada mais são que um conjunto de instruções que controlam o funcionamento do equipamento, dispositivo ou qualquer coisa que tenha um sistema embarcado. 

O hardware é o equipamento eletrônico que converte as instruções, os bits em sinais elétricos, para que sejam executadas determinadas tarefas. A linguagem de programação de alto nível é convertida em linguagem de máquina, esses bytes vão ser convertidos em  bits, e os bits em sinais elétricos. O byte é a unidade básica para representar caracteres, como por exemplo letras e números, composta por bits. 

Uma revolução está em curso na engenharia eletrônica, a TSMC (Empresa de Fabricação de Semicondutores de Taiwan) atingiu a faixa entre 7 e 5 nanômetros na fabricação dos seus chips e no fim de 2013 a TSMC apresentou a sua nova tecnologia para produção de circuitos integrados, agora de 1,4 nm, conhecida como A14, substituindo o uso do tradicional prefixo N [1]. Cada vez mais estamos nos aproximamos do mundo quântico, os chips estão se aproximando das dimensões de um átomo pois estes variam entre 0,05nm a 0,3nm. O Modelo de Borh parte de uma premissa que o raio orbital é quantizado, para o caso do átomo de Hidrogênio por exemplo temos 0,05nm ou 52,92pm [2]. A Engenharia Eletrônica se aproxima cada vez mais do mundo quântico. 

A eletrônica quântica diferente da eletrônica tradicional utiliza qubits em vez de bits, agora em vez de 0 ou 1, podemos ter 0, 1 ou 0 e 1.  Agora, com a possibilidade da superposição dos estados, representando 0 e 1 simultaneamente, teremos operações computacionais mais rápidas e novas tecnologias como criptografia quântica, sensores quânticos e processadores quânticos.  

A criptografia quântica usa o princípio do entrelaçamento quântico de modo que as trocas de chaves quânticas sejam utilizadas para garantir mais segurança, pois quaisquer tentativas de interceptação serão detectadas.

Os sensores quânticos utilizam o conhecimento dos fenômenos quânticos do entrelaçamento e superposição para melhorar a precisão das medições. A perspectiva é de uma revolução na fabricação dos sensores proporcionando medições mais precisas e avanços com várias aplicações que hoje dependem de maior precisão dos sensores.  

Os processadores quânticos utilizam os qubits para seus cálculos, devido a possibilidade do uso dos estados de superposição microprocessadores e microcontroladores poderão realizar operações simultâneas e resolveram os problemas de forma mais eficiente do que os computadores clássicos. Entretanto, a perda de coerência quântica é um grande desafio e as pesquisas atuais têm por foco superar esses obstáculos e criar processadores quânticos mais robustos. 

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O futuro chegou, não existe futuro para o Brasil se não houver intensos investimentos em eletrônica e computação. Os Engenheiros de Computação, Engenheiros de Software e Engenheiros em Eletrônica são a chave para o sucesso da nação brasileira. A desorganização da cadeira produtiva e a escassez de chips vividos na pandemia levou a se reavaliar a extrema dependência da TSMC na fabricação dos circuitos integrados. Assim, a INTEL por exemplo traçou um plano para reduzir a dependência da Ásia ampliando suas operações na América Latina, essa pode ser uma oportunidade para o Brasil que está reativando a CEITEC, sua empresa de semicondutores, após a perda de 95% dos seus projetistas quando entrou em processo de liquidação [3]. E agora Brasil?

 

Fontes:

[1] TSMC apresenta seu novo processo de fabricação de chips de 1,4 nanômetros, disponível em https://www.hardware.com.br/noticias/tsmc-apresenta-seu-novo-processo-de-fabricacao-de-chips-de-14-nanometros.html

[2]Halliday- Resncik. Fundamentos de Física Vol. 4. LTC, 2009

[3] Ceitec perdeu 95% dos projetistas de chips em dois anos de liquidação, disponível em https://www.convergenciadigital.com.br/Inovacao/Ceitec-perdeu-95%25-dos-projetistas-de-chips-em-dois-anos-de-liquidacao-63018.html?UserActiveTemplate=mobile

 

 

 

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