O que é computação quântica e onde ela pode nos levar?

Computação quântica

Nos últimos meses, muito se tem falado sobre Computação quântica, uma nova tecnologia que muitos especialistas não hesitam em classificar como o futuro dos computadores, apesar de podermos dizer sem medo de errar que ainda está engatinhando, ou seja, ainda temos que dedicar muito tempo a pesquisa e desenvolvimento, fabricação de novos protótipos e testes de laboratório até que possamos realmente utilizá-los em outros tipos de ambientes.

Apesar disso, embora ainda haja muito trabalho a ser feito, a verdade é que existem muitas empresas de tecnologia de alto nível que estão tentando descobrir a melhor maneira de começar tomar partido a tudo que sabemos sobre computação quântica hoje. Como detalhe, informo que entre as grandes empresas que atuam neste campo encontramos IBM, Microsoft ou Google, este último e apesar de quão complicado é saber o desempenho atual desta tecnologia, anunciou há poucos meses que o seu mais recente protótipo, apelidado de D-Wave 2X, era um 100 vezes mais rápido que um computador convencional.

O que é computação quântica?

A computação quântica é uma nova tecnologia que é chamada, como dissemos, de ser o futuro da computação. A primeira coisa que é especialmente impressionante sobre isso é que, enquanto trabalhamos atualmente com os chamados bits, uma unidade mínima de informação que pode ter apenas dois valores (zero ou um) nesta nova e complicada tecnologia, trabalhamos o assim chamado qubits onde não só pode haver um zero ou um, mas também é possível que haja uma sobreposição ou combinação de ambos.

Para explicar isso um pouco melhor, temos que recorrer à física e, especificamente, como explicam alguns especialistas, a princípio de conservação de energia, que com certeza vai soar como você e que explica que a energia de um sistema isolado é sempre conservada. O que este princípio nos diz, a título de exemplo, é que se pudéssemos conceber um sistema onde pudéssemos colocar apenas um copo, não haveria atrito nele, e ele giraria cerca de 5 voltas por segundo, porque não há influência externa, ele sempre giraria na mesma velocidade.

Chip D-Wave

Continuando com o exemplo, imagine que em um determinado momento, nosso copo se divide em dois. Ainda não há influência externa, portanto esta velocidade de rotação deve ser mantida. Dessa forma, se um dos dois vidros continuar girando a 5 voltas por segundo, o outro não pode girar, pois as voltas teriam surgido do nada, algo que a física diz que não pode acontecer. Basicamente, esse princípio nos diz que se conhecermos a velocidade de rotação de um dos vidros, você saberá automaticamente qual é o outro, já que ele está entrelaçado.

Embora talvez o exemplo não seja muito bom, espero que você tenha entendido, nos ajuda a saber que, apesar do fato de que os estados de um qubits podem ser vários, a verdade é que Saber o estado de um nos ajuda a saber exatamente o estado de outro, por mais longe que seja.

Agora, isso pode ficar um pouco mais complicado, pois, no exemplo que demos, sabemos que um dos vasos em questão tem uma velocidade e direção de rotação específicas, algo que no mundo quântico não é mais o caso. duas unidades neste mundo podem ter várias velocidades e direções de rotação sobrepostas, o que acontece é que, no momento de medir a velocidade, fixamos a direção.

A física quântica ainda pode ficar muito mais complicada com o sobreposição de estado, mas a verdade é que meu nível de física é um pouco limitado, embora eu ache que, apesar do fato de que se você é um físico pode encontrar alguma imprecisão, acho que o conceito ficou claro para continuar com a computação quântica.

Depois de lidar com a teoria física por um momento, é hora de continuar com a computação quântica e qubits para entender por que essa tecnologia pode ser tão poderosa. Imagine que temos um qubits, como mencionamos antes, o simples fato de, por exemplo, girar um quarto de volta faria com que sua rotação vertical e horizontal fosse modificada, o que nos dá como resultado que, com uma operação de entrada , obtemos dois resultados.

Se complicarmos um pouco mais o problema adicionando um novo qubit à equação, teremos que cada um tem vários estados, sua própria oscilação vertical e horizontal e a oscilação vertical e horizontal do outro qubit, agora, girando um deles um quarto de volta Quatro parâmetros são modificados, o que significa que, com uma ação de entrada, quatro operações podem ser realizadas.

Ao adicionar novos qubits à operação, ela pode crescer exponencialmente em termos de operações que são realizadas com apenas uma ação de entrada. Imagine que obtemos um sistema onde temos n qubits, onde n é o número que você escolhe aleatoriamente, como comentamos antes, um qubit armazena informações sobre sua oscilação vertical e horizontal, bem como de todos os qubits do sistema, assim com uma transformação a que poderíamos chegar realizar 2 operações de levantamento.

Deixando toda essa teoria de lado e colocando tudo isso em prática, imagine que você consiga criar uma chave WPA2-PSK para o seu sinal WiFi, essa chave foi gerada de forma completamente aleatória, sem palavras reais e nenhum programa no mundo capaz de funcionar ataques de dicionário podem saber disso. Aparentemente e de acordo com especialistas, usando uma senha de 10 caracteres, um computador convencional pode levar muitos anos realizando ataques de força bruta. Se este computador, em vez de ser um equipamento convencional, fizer uso da computação quântica, levaria vários segundos em encontrar a solução.

Para onde a computação quântica está nos levando?

A verdade é que no momento não se sabe o que esperar de uma tecnologia tão nova como esta, mesmo assim, talvez a melhor forma de entender onde estamos hoje é tentar falar de todas as novidades que as grandes empresas de tecnologia têm. Apresentou nos últimos meses equipes de pesquisadores trabalhando incansavelmente no desenvolvimento e evolução da computação quântica tanto no nível de hardware quanto de software.

De acordo com os últimos trabalhos nos quais Google comentou sobre algum tipo de novidade, neste campo achamos que eles literalmente esperam se tornar a empresa com mais capacidade em termos de computação quântica no curto prazo. É o caso que esperam chegar a esta primeira etapa neste ano de 2017 graças à evolução do seu impressionante D-Wave, que acaba de receber um novo seis qubit chip.

lasca

Se continuarmos com o mais recente publicado pela galera do Google, descobriremos que este é apenas um primeiro passo já que, aparentemente, eles conseguiram desenvolver uma nova metodologia de manufatura que os permitiria, ou pelo menos John Martinis se expressou dessa forma. , chefe do grupo de pesquisa do Google em computação quântica, evolui muito mais rápido. Isso permite que eles trabalhem hoje em novos designs de chips de entre 30 e 50 qubits.

Por outro lado, o Google não esquece que não importa quanta potência de hardware você consiga, você precisa de um Programas que pode estar à altura e, dada a especialização deste tipo de sistema, no momento não sabemos ao certo como desenvolver uma linguagem capaz de aproveitar todas as peculiaridades desta tecnologia, embora, aos poucos, leve novos passos neste campo que podem ter repercussões especiais e utilizados em temas como segurança, criptografia ou inteligência artificial.

Deixando o Google de lado, temos que continuar a falar sobre IBM, uma empresa que talvez não costuma ir para a batalha com seus avanços e que pode parecer ir um pouco 'seu próprio caminho', mas que está fazendo avanços notáveis ​​graças, por exemplo, à ideia de conseguir todos os tipos de desenvolvedores envolvidos. Sua é precisamente a ideia de criar um WebSite onde qualquer usuário pode colocar seu chip de cinco qubit em teste.

Em relação a Microsoft, há alguns meses tivemos a informação de que eles ainda estavam trabalhando em sua forma peculiar de entender a computação quântica, apostando em um caminho completamente diferente daquele tomado por rivais nesta corrida peculiar como o Google ou a IBM. A ideia principal era trabalhar com o computação quântica escalável. Para desenvolver essa ideia, a empresa contratou diversos pesquisadores renomados para desenvolver o que é conhecido como qubits topológicos, um sistema que se baseia no entrelaçamento de partículas chamadas anyones que, de acordo com a física, só existem em duas dimensões.

Eu finalmente gostaria de encerrar a visão que eles têm em Intel, onde apostam diretamente na utilização de transistores de silício também para esta nova tecnologia ou no interessante projeto que vem sendo desenvolvido e realizado em conjunto pela University of Bristol e NTT Company A partir do qual eles conseguiram desenvolver um chip fotônico que poderia ser a base para multitarefa na computação quântica. A título de pormenor, digo-vos que segundo os responsáveis, graças à utilização deste novo chip, trabalhos que até agora demoravam um ano inteiro podem ser realizados em poucas horas, o que indica o grau de complexidade do mesmo e especialmente seu incrível poder.

Apesar de a miniaturização, a otimização de processos e outros aspectos ainda estarem sendo trabalhados para que, ano após ano, possamos evoluir e oferecer computadores cada vez mais potentes, a verdade é que o futuro é levar essa tecnologia para todos os lares. Resta saber se o Google realmente conseguirá desenvolver um chip de 50 qubit até o final deste ano, embora devamos reconhecer que esta classe de empresas são especialistas em tornar realidade amanhã o que pensamos hoje é impossível.


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