Parece que hoje em dia tudo é “quântico”. O termo é tão jogado pra lá e pra cá que parece ter perdido sentido. A realidade é que ciência quântica é coisa de quem é crânio mesmo e não vamos fingir que entendemos 100%… Mas vamos explicar da melhor forma possível!
Para estarmos na mesma página e explicar o tema de hoje, primeiro precisamos entender que a Física quântica estuda o comportamento de fenômenos que ocorrem em escalas moleculares, atômicas e nucleares – isto é, com elementos muito, muito pequenos. Nessa escala, as leis clássicas da física já não conseguem ser aplicadas.
E o que isso tem a ver com computação?
Ué, tudo!
Os computadores atuais seguem as leis da física clássica, e, ao mesmo tempo em que as inovações vêm a galope, há um limite de até onde é possível ampliar nosso poder de processamento dentro destas leis.
Isso se dá pela forma como computadores computam. A menor parcela de informação processada por um computador é o bit e diferentes dispositivos possuem a capacidade de processar quantidades diferentes de bits por segundo. Esses bits – ou “dígitos binários” – são a forma de comunicação dos hardwares: sequências de 0 e 1 (códigos binários) transmitidas por meio de impulsos elétricos que os componentes decifram e transformam em comandos – quase como um código morse.
Correndo o risco de super simplificar, basicamente os computadores atuais conseguem fazer cálculos (decifrar os bits) de forma sequencial – uma após a outra -, assim como nós. A diferença é que conseguem fazer mais cálculos por vez e decifrá-los mais rapidamente que nossos cérebros primatas.
Ainda, os componentes e os materiais dos quais são feitos possuem limitações físicas de quanto conseguem processar e evoluir. Por isso temos a ideia de supercomputadores gigantescos: mais processadores para fazer mais cálculos ao mesmo tempo. Mas em algum ponto, não haverá mais material ou espaço para comportar esse crescimento físico.
Tá, mas… e os computadores quânticos?
À medida que entendemos mais sobre como as leis da física se comportam em escalas quânticas, vamos encontrando usos para elas. Uma das características estudadas é o estado de superposição: onde uma molécula/átomo existe simultaneamente em múltiplos estados diferentes. Se você já ouviu a história do gato de Schrödinger, sabe do que estamos falando.
Sem adentrar muito no como e porquê isso acontece – até porque a gente também não sabe – é como se os bits que antes existiam como 0 ou 1 pudessem existir como ambos ao mesmo tempo: os chamados “qubits” , ou “bits quânticos”. Esses qubits permitem que sejam realizados cálculos, variações e simulações mais complexos em muito menos tempo que computadores tradicionais. Um ótimo exemplo de como isso acontece, que tiramos do vídeo “Computadores Quânticos Explicados” do canal Ciência Todo Dia, é o de uma receita.
🎂 O bolo quântico
Digamos que você queira saber se um bolo será mais saboroso utilizando manteiga ou margarina. O computador quântico poderia fazer este teste de forma simultânea, “calculando” ambas receitas ao mesmo tempo. Entretanto, não está fazendo dois bolos, mas sim um que é, ao mesmo tempo, feito com margarina e manteiga.
Claro, para mensurar estes resultados (experimentar o bolo) precisamos que ele exista em um dos dois estados. Essa é outra característica da superposição: ao ser medido ou observado, o elemento (ou átomo, cálculo, bolo…) apresentar-se-á em algum estado definitivo. Ou seja, no momento que levarmos o garfo ao bolo (medir os resultados), teremos ou um bolo de margarina ou um de manteiga, pois é assim que as leis da física funcionam para nós.
🤔 Confuso?
Imagino que sim. Mas é um tópico complexo, e ainda há muito do que os próprios cientistas não têm certeza. Até por isso que aprender e aplicar essa tecnologia é tão valioso!
Computadores quânticos conseguem computar múltiplos resultados diferentes e realizar tarefas muito mais complexas que os computadores tradicionais em uma fração do tempo. Isso é especialmente útil atualmente para simulações computadorizadas para áreas da física, biologia e também da astronomia – ou seja, desde coisas muitíssimo pequenas para as literalmente astronômicas.
Além disso, a computação quântica pode abrir portas para uma nova geração de segurança de dados. Além de explorar vulnerabilidades nas criptografias atuais, a computação quântica pode incitar a criação de criptografias praticamente invioláveis. O pesquisador Átila Iamarino explica de forma super didática no vídeo sobre o tema, do canal Nerdologia no YouTube.
E quando/onde posso conseguir um desses?
Primeiramente, você não pode. Computadores quânticos precisam de cuidados especializados e ainda são muito caros e raros. Os átomos que realizam os cálculos, por existirem em um estado quântico que é bastante volátil, precisam ser mantidos a temperaturas próximas do zero absoluto – ou seja, por volta de -270℃ 🥶 – para serem mais estáveis.
Voltando ao exemplo da receita: imagine o quão complicado seria testar o cenário margarina x manteiga se os demais ingredientes também mudarem de estado.
Segundamente, a IBM foi uma das primeiras empresas a mexer com computação quântica, e segue sendo um dos maiores nomes na área. Tanto é que hoje em dia é possível “alugar” um processador quântico deles, assim como outras máquinas virtuais que estamos acostumados a ver por aí.
Você já conhecia computadores quânticos?
Qual a sua visão para o futuro dessa tecnologia?
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