O que é Computação Quântica? Um Guia para Iniciantes

O que é computação quântica?

A computação quântica é um paradigma diferente da computação clássica que todos conhecemos (computadores e outros dispositivos que usamos atualmente no dia a dia). A computação quântica baseia-se no uso das leis da mecânica quântica, o que implica que uma partícula pode ser encontrada em dois estados ao mesmo tempo.

Como a computação quântica nasceu?

A ideia de computação quântica surgiu porque estava se tornando cada vez mais difícil fabricar microchips menores, o que poderia tornar impossível, no futuro, continuar reduzindo o tamanho desses microchips, fazendo com que a computação clássica acabasse atingindo seu limite. Por isso, foi necessário descobrir novas tecnologias que superassem essa limitação.

Como a computação quântica funciona?

Em resumo, a computação quântica baseia-se no uso de qubits, em vez dos bits usados pela computação clássica. Como um bit, um qubit pode assumir os valores 1 e 0, mas, ao fazer uso das leis da mecânica quântica, pode assumir ambos os valores ao mesmo tempo (pode ser 80% 1 e 20% 0), o que abre a possibilidade de aplicar operações lógicas que não poderiam ser aplicadas aos bits.

Para que serve a computação quântica?

A computação quântica tem várias vantagens sobre a clássica, entre as quais se destacam maior poder de cálculo e menor consumo de energia. Isso abre a porta para resolver problemas que até agora eram intratáveis usando computação clássica. Usando um sistema convencional para encontrar a melhor solução para um problema, seria necessário testar todas as soluções possíveis; no entanto, com a computação quântica, isso não seria necessário. Por ser capaz de estar em vários estados ao mesmo tempo, um sistema quântico seria capaz de testar essas soluções simultaneamente, podendo resolver o problema em menos tempo. Isso pode permitir avanços importantes em outros campos, como Inteligência Artificial e Deep Learning, pois permitiria a criação de modelos mais complexos e eficientes ou no estudo da interação entre partículas que permitiria a criação de novos materiais.

Qual é seu status atual?

O campo da computação quântica mal avançou; no entanto, nos últimos anos, várias empresas de tecnologia começaram a pesquisar este campo. A IBM anunciou que venderá o primeiro computador quântico para uso comercial. E poucos dias atrás, o Google anunciou que alcançou a supremacia quântica na revista Nature, tendo executado em minutos programas para os quais um computador convencional teria exigido anos. Embora não esteja claro até que ponto isso é verdade, e embora possa levar anos para terminar o desenvolvimento e alcançar resultados com problemas realmente complexos, o que está claro é que a computação quântica traz avanços importantes e que, embora atualmente não possa ser usada para resolver problemas complexos, pode ser usada para situações menores e alcançar melhores resultados que a computação clássica.

Qual é o futuro da computação quântica?

Hoje, a computação quântica tem importantes limitações. Cada qubit precisa estar completamente isolado, com pelo menos uma conexão de cabo exclusiva para ele e precisa ser mantido em temperaturas muito baixas. Atualmente, os modelos apresentados pelo Google e IBM têm cerca de 53 qubits. Estima-se que, para um computador quântico quebrar um sistema de criptografia atual, seriam necessários 100 milhões de qubits, então ainda está bastante longe de resolver problemas realmente complexos. Os próximos passos neste campo serão melhorar o design atual através do qual funcionam e aumentar o número de qubits que um computador quântico pode usar.

Você pode aprender mais sobre qubits neste vídeo do YouTube que adoramos: