Os computadores quânticos têm suas falhas e não resolvem tudo. Mas eles são sempre revolucionários

O potencial da computação quântica foi aclamado como revolucionário, capaz de mudar a maneira como tudo funciona em nosso mundo, encontrando soluções exponencialmente mais rápidas do que os supercomputadores mais poderosos de hoje.

Mas enquanto os executivos calculam a receita potencial que o quantum poderia gerar e os jornalistas lutam para encontrar maneiras simples de explicar os complexos processos por trás dele, os físicos quânticos ficam cada vez mais frustrados com a falta de compreensão de seu domínio.

“A computação quântica é realmente muito diferente da nossa computação usual”, disse o físico quântico Shohini Ghose, professor da Universidade Wilfrid Laurier, no Canadá, ao Euronews Next.

“Não é apenas uma versão mais poderosa do que temos hoje. Na verdade, é uma estrutura totalmente diferente para a própria computação.”

Essa estrutura é difícil de explicar com analogias simples e marcos familiares.

Um computador quântico não é X vezes mais poderoso que um computador normal. Não é o Real Madrid para o time de futebol do seu filho. Um computador quântico joga um jogo totalmente diferente.

“Não é o caso de um computador quântico ser melhor em todas as tarefas e de alguma forma acelerar tudo o que fazemos”, disse Ghose.

“Existem tarefas muito específicas que um computador quântico pode realmente fazer com mais eficiência”.

Entenda a nova estrutura de TI

Computadores normais – desde aqueles que usamos no trabalho até aqueles que quebram recordes supercomputador de fronteira – funcionam convertendo informações em dígitos binários (uns e zeros), chamados bits. Eles processam longas sequências desses bits, chamadas de código, e usam matemática simples para dizer a esse código o que fazer.

Uma estrutura de computação quântica é baseada em uma unidade básica diferente de informação, chamada bit quântico, que funciona com base em um princípio chamado superposição.

“Imagine uma situação em que nosso bit não é exatamente um zero e nem exatamente um, mas tem alguma probabilidade de ser zero e alguma probabilidade de ser um”, disse Ghose.

“Isso é o que chamamos de superposição, e é assim que um bit quântico, ou qubit, é descrito”.

Isso pode parecer menos preciso, mas Ghose diz que expande muito os tipos de cálculos que um computador quântico pode resolver e, em muitos casos, aumenta a velocidade com que pode chegar a uma solução.

“É quase como ir de dois pontos – 0 e 1 – em uma paisagem, para poder fluir em qualquer lugar da paisagem porque qualquer combinação de zero e um é possível”, disse ela.

Potencial de mudança de jogo

Então, o que os computadores quânticos podem fazer melhor do que os computadores normais?

“Se você está apenas escrevendo e-mails, não verá uma grande aceleração que tornará seus e-mails mais rápidos ou melhores”, disse Ghose.

“Mas o que pode acontecer é que, por trás, um sistema de criptografia quântica pode melhorar a segurança e a privacidade de sua comunicação”.

A criptografia quântica é uma importante área de pesquisa que usa a mecânica quântica para melhorar a segurança das comunicações online. Ghose diz que a criptografia quântica de back-end pode eventualmente aparecer em todos os nossos dispositivos.

“Se for feito de uma forma verdadeiramente livre de erros e perfeitamente projetado, é completamente inviolável”, disse ela. “Ou seja, para quebrar essa criptografia, você teria que quebrar as leis da física.”

Outras aplicações dependem da capacidade de construir computadores quânticos de grande escala. Isso pode variar desde o desenvolvimento de melhores produtos farmacêuticos até a construção de melhores células solares e até roupas.

Mas, para realmente expandir as aplicações da computação quântica, Ghose diz que especialistas de diferentes áreas precisam se envolver na pesquisa.

“Você não precisa ser um físico para fazer parte dessa nova revolução da computação quântica”, disse ela.

“Na verdade, quanto mais diversos os grupos de pessoas envolvidos, mais rico o terreno e mais surpreendentes os resultados.”

Um longo caminho a percorrer para o quantum

Ainda há muitas perguntas que precisam ser respondidas antes que a computação quântica possa entrar no mainstream. A primeira é se computadores quânticos de grande escala podem ser construídos.

“Não está totalmente claro se podemos realmente dimensioná-los, porque ninguém foi capaz de mostrar conclusivamente que, à medida que construímos computadores quânticos cada vez maiores, seremos capazes de fazer isso de maneira sustentável e escalável. disse Ghose.

Os Qubits devem ser mantidos em temperaturas próximas do zero absoluto para operar, o que torna o gerenciamento de calor um grande obstáculo que os desenvolvedores devem enfrentar.

O custo também é um problema – a maioria das estimativas coloca o custo de um único qubit em cerca de €10.000o que torna um computador quântico útil proibitivamente caro para todos, exceto alguns setores.

Mas Ghose diz que o maior desafio e desconhecido na computação quântica é lidar com erros quânticos.

“Parte do que torna um computador quântico poderoso é esse fenômeno particular chamado emaranhamento, onde todos os diferentes bits quânticos conversam entre si e se conectam de tal forma que começam a agir como um”, disse ele.

“Mas se esses qubits, em vez de conversarem entre si, estiverem conversando com algo fora de seu espaço computacional, como uma partícula aleatória, eles também podem se emaranhar com essas partículas”.

A fim de controlar os qubits e impedi-los de interagir com partículas aleatórias, Ghose diz que eles devem ser mantidos “mais frios que o espaço sideral”.

A única maneira de fazer isso atualmente é construir enormes computadores “do tamanho de uma sala”, que podem abrigar todo o hardware, eletrônicos e sistemas de refrigeração.

“Teremos que fazer muita correção de erros porque eles são muito, muito frágeis e até o menor erro ou ruído destrói completamente o cálculo”, disse Ghose.

“É nisso que temos que pensar à medida que avançamos, realmente vale a pena?” E se sim, como fazemos isso de forma responsável e sustentável? Eu não sei a resposta “.

Para saber mais sobre esta história, assista ao vídeo no reprodutor de mídia acima.