Todos nós já ouvimos as palavras computador quântico em algum momento, mas geralmente muito poucos sabem o que realmente é. Para muitos, a primeira coisa que vem à mente é um computador pessoal muito poderoso, capaz de realizar qualquer tarefa, mas na velocidade máxima, mas não é um computador superpoderoso simples, É muito mais do que isso.
Embora são máquinas totalmente fora do alcance do público em geral, eles geram muita curiosidade. Neste artigo, explicamos o que é um computador quântico, para que ele é geralmente usado e quais são os fenômenos quânticos nos quais seu poder se baseia.
O que é um computador quântico?
Os computadores quânticos são máquinas gigantescas que aproveitam alguns fenômenos da mecânica quântica para alcançar grandes aumentos no poder de processamento. Os computadores quânticos são capazes de acompanhar o ritmo de qualquer supercomputador de mesa tradicional. Algo que geralmente é conhecido como supremacia quântica.
Isso significa que todos teremos um computador quântico em casa para navegar na internet ou jogar videogame? Absolutamente não. As máquinas clássicas continuarão a ser a solução usual tanto para resolver nossos problemas como sobre a qual basear nosso lazer interativo. Também o mais econômico.
Os computadores quânticos prometem impulsionar vários campos do avanço tecnológico, como ciência, medicina ou genética. Algumas empresas já estão começando a usá-los para desenvolver seus novos produtos, como novos materiais mais leves e mais duráveis para substituir completamente o combustível térmico.
Como funciona um computador quântico?
Essas maquinas eles não baseiam seu poder em hardware convencional, como o que podemos encontrar em nossos computadores domésticos, não se trata de placas gráficas e processadores de grande porte, é muito mais do que isso, tanto em quantidade quanto em complexidade. O segredo do poder de um computador quântico está em sua capacidade de gerar e manipular bits quânticos ou qubits.
O que é um Qubit?
Os computadores tradicionais usam bits, megabytes, gigabits…. Um fluxo de pulsos elétricos ou ópticos representando uns e zeros. Todo o mundo virtual de um e-mail, site ou filme que vemos online, são essenciais para uma longa cadeia de zeros e uns.
Os computadores quânticos usam qubits, partículas subatômicas como elétrons ou fótons. A abordagem de algumas empresas como O Google depende de circuitos supercondutores resfriados a temperaturas inferiores às do espaço profundo. Outros prendem átomos individuais em campos eletromagnéticos em um chip de silício, em uma câmara de vácuo. Em ambos os casos, o objetivo é isolar os qubits para um estado quântico controlado.
Os Qubits possuem algumas propriedades peculiares, que tornam um grupo deles capaz de fornecer muito mais poder de processamento do que o mesmo número de bits binários. Os mais importantes são chamados de superposição e emaranhamento quântico.
O que é superposição quântica?
A superposição quântica ocorre na natureza, quando uma partícula elementar possui simultaneamente dois ou mais estados, como acontece com os fótons, que eles podem ficar em dois lugares diferentes ao mesmo tempo, algo inimaginável no mundo físico comum.
Essa propriedade também é observada em outras partículas, como elétrons ou nêutrons, em átomos ou mesmo em pequenas moléculas. Essa jornada levou os cientistas a se perguntarem onde fica a fronteira entre o mundo quântico e o que chamamos de mundo real, quando uma partícula deixa de ser quântica e está sujeita às leis físicas conhecidas.
Graças a esse fenômeno, um computador quântico com vários qubits sobrepostos pode chegar a um grande número de resultados possíveis simultaneamente.
Emaranhamento quântico
Você pode gerar pares de qubits "emaranhados", em que ambos existem no mesmo estado quântico. Mudar o estado de um dos qubits ele alteraria instantaneamente o estado um do outro de uma forma previsível, isso acontece mesmo se vocês estiverem distantes.
Não se sabe ao certo como ou por que o emaranhamento quântico realmente funciona. Algo que conseguiu confundir o próprio Albert Einstein, que o descreveria como "uma aterrorizante ação à distância". O emaranhamento é vital para que os computadores quânticos adquiram seu grande poder. Em um computador convencional, dobrar o número de bits dobra seu poder de processamento. No caso de um computador quântico, adicionar qubits adicionais produz um aumento exponencial em sua capacidade.
Essas máquinas aproveitam os qubits emaranhados em uma espécie de cadeia quântica para realizar operações. A capacidade das máquinas de acelerar os cálculos com algoritmos quânticos especialmente projetados é a razão pela qual geram tanto entusiasmo.
Mas nem tudo é excepcional quando se trata de computadores quânticos, pois são muito suscetíveis a erros, devido à inconsistência computacional.
Inconsistência
Este é um fenômeno que faz com que o comportamento quântico decaia e finalmente desapareça devido à interação dos qubits com seu ambiente, uma vez que seu estado quântico é muito frágil. Uma leve vibração ou uma mudança na temperatura pode fazer com que estes saiam da sobreposição antes que a tarefa seja concluída. Por esse motivo, os qubits são geralmente armazenados em refrigeradores e câmaras de vácuo a uma temperatura muito baixa.
Computador quântico do Google
O Google não queria ficar para trás quando se trata de tecnologia quântica, a gigante norte-americana desenvolveu um computador quântico capaz de realizar um cálculo em 200 segundos, o que em um super pc tradicional levaria dez mil anos. É por isso que proclama que os computadores quânticos são o futuro imediato. Embora sua concorrência a IBM acaba não concordando.
Pesquisadores neutros mostram que o computador quântico do Google teve que realizar um cálculo de número aleatório que só poderia ter sucesso se todos os componentes do computador estivessem funcionando em perfeita harmonia.
O Google não planeja ficar para trás nessa corrida e, portanto, promete investir muito mais capital nessa tecnologia. No caso do Google, podemos adivinhar que será o caso, embora o IMB não pretenda ficar de braços cruzados, já que a maioria de seus recursos estão sendo dedicados ao aprimoramento dessa tecnologia. O tempo dirá se o Google sozinho é capaz de desenvolver a supremacia quântica ou se precisa se juntar à concorrência.
É uma tecnologia que pode beneficiar a todos nós, no desenvolvimento de medicamentos capazes de curar doenças incurável até agora.