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COMPUTAÇÃO QUÂNTICA
- Identidade em Foco
- 29 de nov.
- 5 min de leitura
Por: Julia Pelegrini, Ana Luiza Basílio, Pedro Henrique Ramos, Gabriel Leão, Vinícius Carneiro, Otávio Augusto e Ana Carolina
Entenda como a computação quântica pode e está revolucionando nossas pesquisas e vidas, realizando cálculos complexos em velocidades impressionantes.
Como surgiu a computação quântica:
A computação quântica surgiu como uma das invenções mais promissoras da ciência moderna, unindo física e matemática em busca de um novo modo de processar dados.
No início da década de 1980, o físico norte-americano Richard Feynman, durante uma palestra, propôs que computadores baseados em leis quânticas pudessem simular sistemas de modo muito mais eficiente do que os computadores convencionais. Anos depois, o cientista David Deutsch criou o conceito de “computador quântico universal”, que pode realizar qualquer cálculo desde que se respeite as leis da física
“A natureza não é clássica, caramba, e se você quiser fazer uma simulação da natureza, é melhor fazê-la com mecânica quântica!”
— Richard Feynman, 1981
Como funciona a computação quântica:
A computação quântica se baseia nos princípios da Sobreposição da matéria, Entrelaçamento Quântico e da Mecânica Quântica (estudos da física que descrevem os comportamentos de partículas como elétrons e fótons) como um todo por estarem além do limite físico de processamento dos computadores clássicos.
Enquanto computadores clássicos dependem de Bits (0 e 1) para armazenar e processar seus dados, computadores quânticos usam QuBits em superposição para realizar suas tarefas. QuBits por si só não são tão úteis, mas por conseguirem entrar em um estado de sobreposição, que representa todas as configurações possíveis para esse QuBit, ou seja ele pode ser tanto zero quanto um ao mesmo tempo. E quando vários QuBits são combinados em um cálculo, eles podem se emaranhar, gerando uma quantidade infinita de possibilidades que ao fim, serão medidas, buscando encontrar a(s) respostas para o cálculo.
Exemplificando, peguemos a história do gato de Schrodinger, um gato preso dentro de uma caixa trancada com um veneno mortal que a qualquer momento pode ser liberado e assim, matar o gato. No exemplo desta história, o gato e o veneno estariam em um estado de superposição quântica emaranhados, onde não saberíamos se o gato está vivo ou morto, e se o veneno foi liberado ou não até medirrmos a situação (abrir a caixa), e portanto, assumimos que o gato está vivo e morto ao mesmo tempo.
Pela capacidade de usar QuBits em sobreposição (0 e 1 ao mesmo tempo), os computadores quânticos não se limitam a fazer cálculos em série, eles conseguem fazer diversos cálculos ao mesmo tempo por assumirem que o QuBit, pode ser tanto zero, quanto um, calculando ambas as possibilidades.
Em outras palavras, suponhamos que um computador clássico quer adivinhar uma senha de 3 dígitos de 0 a 9 com nenhum sendo repetido. O computador primeiro tenta 123, envia a resposta, recebe erro e então tenta 124, erro de novo, tenta 125, e vai indo até achar a resposta certa. Diferentemente, um computador quântico irá testar todas as 720 combinações de números possíveis de uma única vez, pois não vai precisar primeiro receber a confirmação de que está certo ou errado para então tentar de novo.
“Com um computador quântico, alguns problemas que levariam milhares de anos para serem resolvidos por um computador clássico poderiam ser solucionados em questão de minutos ou horas.”
— IBM "O'que é a computação quântica?”, Josh Schneider e Ian Smalley
Diferenças para a computação normal:
A computação tradicional funciona com bits, que representam valores de 0 ou 1 através da passagem ou não passagem de energia por seus componentes, realizando cálculos sequenciais, o que é o suficiente para tarefas mundanas do nosso cotidiano. Já a computação quântica usa QUBits, que tem seu valor determinado pelo estado quântico de uma matéria determinada, e que gera a possibilidade de usar o conceito da Superposição ao nosso favor, permitindo realizar múltiplos cálculos ao mesmo tempo, e em extrema velocidade.
Quais são os benefícios e os malefícios:
Entre os benefícios que a computação quântica pode trazer estão: Avanços na medicina, ciência, IA e otimização de sistemas pela alta velocidade de processamento e eficiência na realização de múltiplos cálculos.
Porém ela também pode trazer diversos malefícios, como por exemplo, custos monetários e ambientais consideráveis, pois os equipamentos necessários na manutenção e construção de um computador quântico são extremamente caros e raros,estes que também só consegue trabalhar em temperaturas muito específicas, em que um único grau a mais ou a menos pode prejudicar todos os cálculos. Além disso, a computação quântica também pode acabar substituindo diversos empregos no futuro.
Onde ela pode ser usada:
Na medicina, por exemplo, empresas como a IonQ já usam computadores quânticos para criar dispositivos médicos mais precisos e testar novas moléculas. Isso pode acelerar a descoberta de remédios contra doenças como Alzheimer ou câncer, simulando reações químicas que hoje levariam anos.
Na economia e nas finanças, bancos como o HSBC e o Santander já testam algoritmos quânticos para prever oscilações de mercado e otimizar investimentos.
Na sustentabilidade. Pesquisadores da IBM e da Microsoft estudam usar essa tecnologia para simular o clima com mais precisão, prever desastres naturais e até criar novos materiais para baterias limpas e painéis solares. Isso ajudaria no combate ao aquecimento global e na transição energética.
Como pode revolucionar o mercado e a humanidade:
Diversas empresas ao redor do mundo passaram a explorar o potencial dessa tecnologia para resolver diversos problemas, sejam mundanos ou extremamente complexos, empresas poderão usar Algoritmos quânticos para otimizar rotas e operações logísticas, reduzindo custos e melhorando a eficiência em cadeias de suprimentos e manufatura.
Em simulações científicas e desenvolvimento de materiais, a computação quântica facilitará simulações detalhadas de moléculas complexas, acelerando a descoberta de novos medicamentos e materiais.
A computação quântica promete revolucionar o campo da IA, especialmente em áreas que requerem processamento de grandes volumes de dados e otimização rápida.
Novos empregos e especialidades poderam surgir nas áreas de tecnologia para ajudar a desenvolver e ampliar ainda mais essa tecnologia.
Projeções das empresas acerca do Computador Quântico:
Empresas como IBM, Microsoft, Google e Amazon entram cada dia mais profundamente em uma corrida do ouro, para ver que irá conseguir conquistar a maior fatia deste novo mercado que surge, todas buscando maneiras de criar computadores de forma mais eficiente e barata, também buscando aperfeiçoar essas tecnologias para diminuírem falhas e erros nos cálculos dos computadores.
A IBM anunciou que pretende lançar um computador quântico funcional até 2029. A empresa também planeja construir, até 2033, o “Starling”, um sistema com cerca de 200 qubits lógicos, que ficará em um novo data center em Poughkeepsie, Nova York.
A Microsoft anunciou recentemente um novo Chip Quântico, Majorana 1, que utiliza “Topo Condutores”, que pode criar um novo estado de materiais, ajudando na criação de computadores mais estáveis e flexíveis.
O Google também anunciou recentemente o Chip Quântico “Willow”, capaz de executar um algoritmo verificável em hardware, ela se declara otimista acerca de seu avanço.
A Amazon revelou seu primeiro chip quântico “Ocelot”, projetado desde o início, para tentar auto corrigir erros quânticos, reduzindo custos em até 90% comparado com os métodos tradicionais.
Referências:
IBM
BBC
SPRINGER
MICROSOFT
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