A Era Quântica

Saiu essa semana uma matéria nos sites de tecnologias sobre testes realizados com computadores convencionais e quânticos cuja rapidez de processamento superou o convencional. Mas só de falar em “quântico” já nos remete a algo bastante futurista e inalcançável. Lembram de Moore, co-fundador da Intel? Ele dizia que o poder de processamento dos computadores dobraria a cada vinte e quatro meses. Há quem diga que a sua famosa lei está ficando ultrapassada. Os processadores atuais já estão alcançando os seus limites físicos, como exemplo, o Ivy Bridge da Intel, onde cada transistor mede 1/4 do tamanho do vírus da gripe, que tem 80 nm. Tiveram que instalar transistores em 3D, uma nova tecnologia, por que nesta escala de grandeza não seria possível construir objetos tão pequenos. Devido a essas limitações, cientistas buscam novas soluções para substituir o silício e a computação quântica é uma delas. E como funciona?

O processamento dos computadores atuais é feito através de códigos binários, os bits 0 e 1 (apagado e aceso) e os sequenciamentos gigantesco de bits é interpretado gerando informações digitais. Quem interpreta são os transistores, porém apenas um bit por vez o que nos é imperceptível devido ao alto número de transistores nos processadores atuais. Mesmo assim o poder de processamento fica limitado em situações de cálculos mais complexos.

O computador quântico será muito menor que o tradicional porque ao invés do silício, são usados átomos e os bits são substituídos por qubits, onde cada partícula pode estar em dois estados ao mesmo tempo. Na mecânica quântica isso é possível. Uma famosa metáfora, o gato de Schrödinger, expressa esta realidade. Imagine que um gato esteja dentro de uma caixa, com 50% de chances de estar vivo e 50% de chances de estar morto; para a Mecânica Quântica, até abrirmos a caixa e verificarmos como está o gato, ele deve ser considerado vivo e morto ao mesmo tempo. A esta capacidade de estar simultaneamente em vários estados chama-se superposição permitindo aos computadores quânticos que os cálculos sejam realizados simultaneamente e os vários “bits” (qubits), sejam interpretados ao mesmo tempo. A principal característica desses computadores é a possibilidade de resolver em tempo curto problemas que em computadores convencionais levariam um tempo gigantesco. A redução do tempo de resolução destes problemas possibilitaria a quebra da maioria dos sistemas de criptografia assim como também o desenvolvimento de algoritmos inquebráveis com os conceitos de física quântica.

A New Scientist publicou na semana passada que a empresa D-Wave, com sede em Burnaby, Canadá, realizou testes com um computador quântico e outro convencional, o CPLEX. O computador da D-Wave encontrou a melhor solução todas as vezes em menos de meio segundo. No melhor dos três, o CPLEX, demorou cerca de meia hora para alcançar o desempenho do D-Wave nos problemas maiores. O quântico foi 3600 vezes mais rápido do que uma máquina de alto desempenho mostrando o potencial dessa nova tecnologia.

Já imaginamos que em um futuro próximo as máquinas passariam a ser muito mais rápidas e com uma capacidade de armazenamento muito maior. Por enquanto, as versões desenvolvidas dos computadores quânticos não possuem nenhuma aplicação comercial. Cientistas acreditam que as primeiras máquinas, assim que estiverem funcionando, serão empregadas no meio acadêmico para simulações da física e da mecânica quântica. A New Scientist evidencia que computadores quânticos são realmente ótimos – mas ainda vai demorar alguns anos até que eles cheguem até nós. 

Fontes: Wikipedia, D-Wave, Tecmundo, New Scientist