Computadores quânticos: onde estamos e como eles estão mudando?

Já faz alguns anos que falamos sobre computadores quânticos. No entanto, encontramo-nos numa fase primordial e transitória em que a passagem do bit para o qbit é tão subtil que não nos apercebemos de alguns acontecimentos fundamentais que vão mudar radicalmente (e em parte já o estão a fazer) a mentalidade com que vimos os computadores até agora.

Dando um passo atrás…

Antes de prosseguir, é bom fazer uma pergunta simples e fundamental. Por que precisamos da computação quântica ? A resposta a essa pergunta está em uma limitação arquitetônica imposta pelos computadores clássicos.

Os computadores de hoje, por mais aprimoráveis ​​e atualizáveis ​​que sejam, sempre serão limitados ao bit. Estes impõem um limite ao poder e complexidade do cálculo já que não podemos ir além devido aos seus estados, que por conformação matemática, pode ser 0 ou 1, ligado ou desligado.

Qbits vs bits

O qbit, ao contrário do bit, possui uma lógica dupla que, baseada nas leis da mecânica quântica , permite processar uma quantidade de dados muito maior e mais complexa e processar os dados com velocidade surpreendente .

Para dar uma ideia imediata de quão grande é essa lacuna, o Sycamore, o computador quântico do Google, conseguiu demonstrar (portanto, processando os dados) que uma sequência de números aleatórios é realmente aleatória em cerca de 200 segundos. O Summit, o supercomputador mais poderoso do mundo, teria levado cerca de 10.000 anos.

Para dar uma ideia ainda mais clara sobre computadores quânticos

Os computadores de hoje são muito bons em fazer cálculos, mas, infelizmente, existem algumas coisas que os computadores de hoje não podem fazer, um exemplo trivial:

• São necessários 10.000 bits para modelar a molécula de água.
• São necessários 1000 bilhões de bits para modelar a molécula de etanol.
• Para modelar a molécula de cafeína seriam necessários vários bits que podem ser representados com uma figura composta por um 1 e 48 zeros depois e seria necessário um computador muito grande.

Falando desses exemplos, no vídeo a seguir é possível acompanhar a fala de Federico Mattei, chefe do departamento de Computação Quântica da IBM, no TEDx, que explica o que chama de “nova era da tecnologia da informação:

Um passo fundamental, os qbits podem armazenar uma enorme quantidade de informações que não são quantitativamente comparáveis ​​aos bits clássicos. Essa capacidade ocorre graças a um estado de “superposição” mais conhecido como estado de “ Entangelment ” que permitirá que os qbits permaneçam estáveis.

Este estado de estabilidade pode ser obtido através do uso de grandes "refrigeradores quânticos" que funcionam como invólucros para os processadores onde os qbits são encerrados e que conseguem manter uma temperatura operacional ideal para permitir que o qbit permaneça estável igual a 15 milikelvin ou – 258,15 graus Celsius, bem como a temperatura que temos atualmente no espaço interestelar.

Essa temperatura deve permanecer assim porque os qbits, sendo muito delicados, são extremamente instáveis ​​em contato com o menor calor, pois faz com que as moléculas se agitem levando a uma instabilidade que causaria perda de dados e processamento.

Muitas empresas estão apostando em computadores quânticos

Várias empresas de informática já estão trabalhando nessas máquinas, em particular a Origin Quantum Computing, uma empresa chinesa também envolvida em computação quântica, desenvolveu e entregou o que se acredita ser o primeiro computador quântico comercial a um cliente que no momento preferiu permanecer anônimo. Equipado com 24 qbits, o Wuyuan é o primeiro "computador quântico pessoal" projetado para uso privado.

Não se sabe que mecanismo físico a máquina utiliza para gerar qbits, mas é claro que é o primeiro passo para as primeiras aplicações quânticas, ainda que a um nível muito básico, que permitirão o acesso a caminhos informáticos que até agora não existiam. eles nem eram concebíveis.

Por enquanto, a empresa apenas anunciou que produziu um dispositivo de recozimento quântico ( capaz de resolver problemas de otimização, mas não de realizar cálculos ) usando lasers.

De fato, em 2011, a D-Wave Systems anunciou o primeiro computador quântico comercial usando recozimento quântico: o D-Wave One. A empresa diz que o sistema usa um chipset quântico de 128 qubits e depois entrega dois chipsets de 512 qubits para o Google e a NASA, respectivamente.

Editado por Giulio Montanaro

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