O que, afinal, é computação quântica?

31/10/2016

Você acha que o seu computador é rápido? Quanto tempo você acha que ele leva para fazer um calculo extremamente complexo? Não importa qual seja a resposta, a sua máquina com certeza não consegue alcançar a velocidade teórica de um computador quântico – a grande promessa tecnológica dos próximos anos que tem deixado cientistas e pesquisadores boquiabertos.

Tá, mas o que é a computação quântica e como nós, meros mortais, vamos ver essa tecnologia desembarcar em nossas vidas? Essa, infelizmente, é uma pergunta tão complexa quanto o próprio conceito em si. Afinal, ainda estamos dando os primeiros passos nessa área, o que significa que ainda estamos a muitos anos de descobrir o que a computação quântica realmente é capaz de fazer por nós.

 

Afinal, o que é computação quântica?

A computação quântica nada mais é do que a aplicação dos conceitos, teorias e propriedades da mecânica quântica dentro da Ciência da Computação. Mas a partir daí surge outra dúvida: o que é mecânica quântica?

Dentro da física tradicional, a menor partícula considerada para estudos práticos é o átomo, junto com seus prótons, elétrons e nêutrons. Embora hoje a gente já saiba que esses não são os menores elementos possíveis da matéria, a sua utilização se mostra vantajosa por ser o suficiente para explicar diversos fenômenos naturais e artificiais. Mas quando isso não é o suficiente?

É aí que entra o conceito de quantização, que faz referência a uma unidade discreta que atribui certas quantidades físicas a um determinado elemento menor do que aquele considerado pela física clássica (átomos, com seus prótons, elétrons e nêutrons). Parece muito complicado? Não se preocupe, realmente é. De modo resumido, podemos dizer que a computação quântica veio para dar as respostas que a computação clássica não estava conseguindo alcançar por considerar apenas o átomo como partícula fundamental. Como sabemos, isso já não é uma realidade.

 

2-complexidade-quantica

Para que serve a computação quântica?

Se compreender o que é a computação quântica parece muito complicado, vamos tentar entender qual é o objetivo dessa tecnologia. Como já foi dito, esse avanço veio para responder aquilo que a computação clássica se bate para solucionar. Um bom exemplo é a área de Inteligência Artificial, já que as máquinas atuais não possuem capacidade de processamento e velocidade para suportar um sistema desses.

A fatoração de números primos muito grandes, logaritmos discretos e a simulação de problemas da física quântica são outros problemas que a computação quântica veio solucionar. Diferente da arquitetura clássica de Von Neumann, onde um bit pode assumir o valor de 1 ou 0, o bit quântico (ou q-bit) pode assumir esses dois valores ao mesmo tempo.

3-conceito-computacao-quantica3-conceito-computacao-quantica3-conceito-computacao-quantica

Parece meio estranho considerar que um mesmo bit pode ter dois valores. Porém, isso é perfeitamente possível se assumirmos que o bit pode ter qualquer valor quando não estamos “olhando” para ele. Uma vez que ele é “encarado” e determinado o seu valor verdadeiro, pode-se mudar completamente caso ele deixe de ser analisado. É quase um paradoxo.

Um bom exemplo para ilustrar as capacidades da computação quântica é uma simples busca em uma lista telefônica. Na computação clássica, uma máquina procuraria nome por nome até encontrar o que estivesse procurando. Já um processamento quântico tem a capacidade de conferir vários nomes ao mesmo tempo, encontrando com uma velocidade muito maior o que estava procurando.

Mas e na prática? Como a computação quântica pode realmente mudar a nossa vida?

 

Pesquisas médicas

A medicina seria uma das primeiras áreas beneficiadas com a computação quântica. Isso porque o processamento quântico aceleraria em muito a obtenção de resultados que demoram horas e até dias para ficarem prontos. Como consequência, teríamos pesquisas médicas avançando em velocidades bem maiores, sem falar na possibilidade de encontrarmos a cura para várias doenças que ainda são incuráveis.

4-medicina-computacao-quantica

Trabalhar com uma quantidade gigantesca de dados também pode acelerar a busca por respostas complexas que ainda incomodam a medicina humano. Um bom exemplo é: porque envelhecemos e como parar esse processo? Portanto, a computação quântica poderia ser o instrumento para ajudar o homem a alcançar a “imortalidade”, pelo menos no que se refere ao combate de doenças e ao envelhecimento.

 

Inteligência artificial

Outra área que pode ser consideravelmente explorada graças à computação quântica é a da Inteligência Artificial. Como já dissemos, os computadores atuais não possuem capacidade de lidar com esse tipo de sistema complexo. Porém, os processos quânticos têm e poderiam tornar esse sonho de ficção científica uma realidade.

Já imaginou poder interagir com uma Inteligência Artificial tão inteligente quanto um ser humano? E quais seriam as implicações e perigos que esse sistema traria para o homem? Não é difícil imaginar um cenário como o do filme “O Exterminador do Futuro” e a Skynet tentando dominar o mundo.

5-inteligencia-artificial-quantica

Criptografia inquebrável

Graças à capacidade de trabalhar com uma quantidade de dados inimaginável, a computação quântica finalmente seria capaz de criar uma criptografia totalmente à prova de hackers. Assim, sistemas de segurança poderiam aproveitar essa técnica para se livrar de invasões e ataques que visam desestruturar ou roubar informações preciosas.

É claro que é possível pensar que os benefícios também seriam aproveitados pelos hackers. Porém, hoje já existem sistemas de criptografia que nem mesmo os computadores tradicionais mais potentes conseguem quebrar. Portanto, é razoável pensar que a computação quântica também vai criar “escudos” contra si mesmo.
6-criptografia-quantica

Teletransporte quântico

Por fim, o grande sonho da humanidade com a computação quântica é o teletransporte, exatamente como nos filmes da série Star Trek. Acredite ou não, já há uma técnica para o transporte de informações de um ponto A para um ponto B de forma instantânea, algo que só é possível graças à propriedade do entrelaçamento quântico.

Entretanto, ainda não é possível transferir objetos físicos através dessa mesma técnica. A única coisa que é transporta é a informação, que passa de um q-bit para outro. Portanto, embora presente no imaginário humano, ainda é cedo dizer que a computação quântica vai abrir a porta para o surgimento do teletransporte.

7-teletransporte-quantico

E aí, preparado para um novo mundo que se abrirá com a computação quântica? Só para jogar mais lenha na fogueira, o Google e mais algumas das gigantes da indústria da tecnologia da informação já adquiriram os primeiros computadores quânticos do mercado. Já pensou se esse equipamento quiser se rebelar contra a humanidade? Digamos que será fácil, já que boa parte dos dispositivos conectados à internet são relacionados, direta ou indiretamente, com os aplicativos da Google.