Computador Quântico é a próxima fronteira da tecnologia! Aliás, um computador quântico é uma máquina que opera de acordo com as leis probabilísticas da física quântica, diferentemente dos computadores clássicos que operam com base na corrente elétrica que atravessa os transistores.

A computação quântica consiste no controle de informações armazenadas em sistemas como átomos e partículas subatômicas, e na elaboração de algoritmos e softwares. Os computadores quânticos podem executar cálculos de forma mais eficiente, possibilitando um ganho substancial de poder computacional na realização de determinadas tarefas. Saiba mais no texto a seguir, do Engenharia 360!

Qual a diferença entre os computadores tradicionais e os computadores quânticos?

Os computadores quânticos diferem dos computadores clássicos em vários aspectos. Enquanto os computadores clássicos operam com base na corrente elétrica que atravessa os transistores, os computadores quânticos operam de acordo com as leis probabilísticas da física quântica.

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Como funciona um computador quântico?

Ao contrário dos computadores clássicos que usam bits (0 ou 1), os computadores quânticos usam qubits que podem estar em um estado de superposição (0 e 1 ao mesmo tempo). Isso permite que os computadores quânticos realizem cálculos complexos.

Além disso, os qubits (quantic binary digit) dos computadores quânticos podem assumir uma sobreposição de estados, o que permite a realização de cálculos em paralelo e a resolução de problemas complexos de forma exponencialmente mais rápida.

Observação: Os computadores quânticos só funcionam em condições muito específicas, exigindo sistemas sofisticados de refrigeração que prejudicar o funcionamento desses computadores.

Resumindo, os computadores quânticos exigem temperaturas próximas ao zero absoluto e sistemas sofisticados de refrigeração. Além disso, é necessário blindar o núcleo contra campos magnéticos e ondas eletromagnéticas que podem interferir nos cálculos. Essas limitações tornam os computadores quânticos caros, com um custo médio de produção estimado em cerca de US$ 100 milhões por unidade.

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Quais exemplos de empresas e instituições que foram impactadas pela computação quântica?

Começamos este tópico do texto citando que atualmente a IBM está usando computadores quânticos para desenvolver novos medicamentos e materiais, enquanto o Google está explorando seu potencial para otimizar sistemas de inteligência artificial.

A Google lançou em 2023 uma chave de segurança FIDO2 resistente a ataques quânticos, desenvolvida em parceria com a ETH Zurich. Essa chave combina criptografia de curva elíptica tradicional e CRYSTALS-Dilithium para segurança.

O projeto faz parte do OpenSK, buscando código-fonte aberto para chaves de segurança de hardware. O Google pretende padronizar e ter suporte nos principais navegadores de sua implementação, considerando a ameaça iminente de ataques quânticos.

Quais as possíveis aplicações dos computadores quânticos?

Os computadores quânticos têm aplicações em áreas como criptografia, pesquisas científicas, simulações de modelos biológicos, meteorológicos, astronômicos e moleculares, desenvolvimento de medicamentos, pesquisas aeroespaciais e defesa. Eles podem ser usados para fatoração de grandes números e, assim, criar chaves criptográficas mais fortes. Além disso, eles têm o potencial de permitir transmissões de internet mais rápidas e sem perda de pacotes.

Atualmente, empresas como IBM e Google (já citadas antes), além da Intel, oferecem soluções em computação quântica, mas o acesso às máquinas ainda é restrito. A IBM, por exemplo, disponibiliza o Q Experience, um programa voltado para pesquisadores que oferece acesso a kits de desenvolvimento e a possibilidade de experimentar a tecnologia quântica na nuvem.

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Qual o computador quântico mais atual desenvolvido pela ciência?

O Google anunciou na metade de 2023 o lançamento do Sycamore, um novo computador quântico de 70 qubits operacionais que é 47 anos mais rápido do que o atual supercomputador mais poderoso do mundo, o Frontier.

Vale lembrar que, há quatro anos, o Google alcançou a supremacia quântica, que é quando um computador quântico supera todos os computadores clássicos existentes. O método utilizado foi por meio de um benchmark sintético chamado RCS (Amostragem de Circuitos Aleatórios), que identifica fases distintas impulsionadas pela interação entre dinâmica quântica e ruído.

O ruído quântico é comum em computadores quânticos e pode indicar incertezas e fragilidades nos dispositivos. E é importante lidar adequadamente com o ruído para garantir o bom funcionamento das máquinas com todos os qubits operacionais.

De acordo com o CEO da empresa quântica Riverlane, responsável pelo sistema operacional para essas máquinas, chamado Deltaflow.OS, a disputa sobre se a supremacia quântica foi alcançada está agora resolvida. O próximo passo é esperar que os computadores quânticos mostrem funções mais práticas e comecem a agregar valor à sociedade de maneiras que os computadores clássicos nunca serão capazes de fazer.

Quais os desafios e futuro da computação quântica?

É interessante notar que Edward Fredkin, renomado cientista e físico norte-americano, que dedicou seus estudos à ciência da computação, Inteligência Artificial e recentemente faleceu, acreditava em uma teoria curiosa. Segundo ele, o universo, frequentemente considerado como uma criação divina ou até mesmo Deus em si, poderia ser comparado a um imenso computador.

Essa visão de Fredkin levanta reflexões sobre a incessante busca humana em se equiparar a Deus em termos de inteligência e precisão de operações. Como resultado, vemos o desenvolvimento de tecnologias avançadas, como os computadores quânticos.

Embora ainda existam desafios a serem superados, como a necessidade de temperaturas extremamente baixas para operar, a computação quântica tem potencial!

A tecnologia promete avanços extraordinários em áreas como pesquisa de materiais, otimização de logística e medicina, e a integração da computação quântica com a computação clássica pode criar sistemas híbridos poderosos, abrindo novos horizontes para diversas aplicações, incluindo a medicina e a economia.

Para saber mais sobre como os computadores quânticos podem impactar seu negócio, continue a acompanhar as publicações com este tema no Engenharia 360!

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Fontes: Revista Oeste, Olhar Digital, TecnoBlog.

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Eduardo Mikail

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