Em nossos dias modernos, os computadores padrão são, sem dúvida, avançados em comparação com o que poderíamos reunir algumas décadas atrás. No entanto, com a rapidez e a diversidade dos computadores atualmente, é difícil imaginar algo que possa ser ainda melhor. Entre na computação quântica. Este campo da ciência visa usar as leis do universo para alcançar objetivos incríveis.
Então, o que exatamente é a computação quântica e como ela afetará nosso mundo no futuro?
O que é computação quântica?
Embora a dinâmica da computação quântica ainda esteja sendo estudada hoje, ela surgiu originalmente na década de 1980 pelo físico Paul Benioff. Nessa época, Benioff propôs um modelo de computação quântica da máquina de Turing. Depois disso, indivíduos subsequentes ajudaram a desenvolver a teoria e a aplicação da computação quântica, incluindo Isaac Chuang e Neil Gershenfeld.
A definição de computação quântica difere ligeiramente dependendo do site que você visita. Sua forma mais básica é um tipo de computação que depende da mecânica quântica para funcionar. Embora os computadores quânticos já tenham sido apenas uma teoria no papel, agora eles estão ganhando vida.
Então, com que tipo de computadores quânticos estamos lidando hoje?
A computação quântica ainda está muito em desenvolvimento. É um campo incrivelmente complexo que deu lugar a inúmeros modelos de protótipos, como o computador quântico Sycamore do Google. Em 2019, o Google anunciou que o Sycamore levou minutos para resolver um cálculo que levaria 10.000 anos para um supercomputador. Mas o que há de diferente nos computadores quânticos? Como eles podem realizar feitos tão grandes?
Os fundamentos da computação quântica
Um computador típico usa unidades conhecidas como bits para funcionar. Um bit só pode e sempre terá um de dois valores: zero ou um. Esses bits são usados para escrever código binário, um item básico absoluto no mundo da computação.
Por outro lado, algo conhecido como bit quântico (qubit) é a unidade mais básica dos computadores quânticos. São essas unidades que os computadores quânticos precisam para armazenar dados e realizar funções. Um qubit pode transportar informações em um estado quântico e pode ser gerado de várias maneiras, como por meio do spin de um elétron.
Os qubits também podem assumir várias formas, como um fóton ou um íon aprisionado. Estas são partículas infinitesimalmente pequenas que formam a base do nosso universo.
Qubits têm muito potencial. Atualmente, eles são usados em computadores quânticos para resolver algoritmos quânticos multidimensionais e executar modelos quânticos. O que é incrível sobre os qubits é que eles podem existir em vários estados simultaneamente. Isso significa que eles podem ser simultaneamente zero, um ou qualquer coisa intermediária.
Devido a essa propriedade, os qubits podem considerar várias possibilidades ao mesmo tempo, o que dá aos computadores quânticos a capacidade de realizar cálculos antes que o estado de um objeto se torne mensurável. Isso permite que os computadores quânticos resolvam problemas complexos muito mais rapidamente do que os computadores comuns.
As vantagens dos computadores quânticos
A maior vantagem dos computadores quânticos é a velocidade com que eles podem realizar cálculos. Essa tecnologia pode fornecer velocidades de computação que os computadores tradicionais nunca serão capazes de alcançar. Os computadores quânticos também são muito mais capazes de resolver problemas mais complexos do que os computadores típicos e podem executar simulações altamente complexas.
Essa capacidade avançada dos computadores quânticos às vezes é chamada de "superioridade quântica", pois eles têm um potencial muito além do que os computadores, ou mesmo supercomputadores avançados, poderia alcançar nos próximos anos ou décadas. Mas os computadores quânticos não são de forma alguma perfeitos. Essas máquinas vêm com algumas desvantagens que podem afetar seu sucesso futuro.
As desvantagens dos computadores quânticos
Como os computadores quânticos ainda estão em estágio de protótipo, muitos problemas ainda precisam ser superados.
Em primeiro lugar, os computadores quânticos precisam de ambientes extremos para funcionar. Na verdade, essas máquinas precisam existir em temperaturas de cerca de 450 graus Fahrenheit. Isso dificulta o acesso dos computadores quânticos pela maioria das empresas e pelo público. Além disso, os computadores quânticos são muito grandes em comparação com os modelos padrão de hoje, semelhantes ao tamanho do primeiro computador. Embora isso provavelmente mude no futuro, contribuirá para a inacessibilidade dessa tecnologia para pessoas comuns nas fases iniciais de desenvolvimento.
Os computadores quânticos também ainda estão lidando com taxas de erro muito altas. Para uma integração bem-sucedida em vários setores, precisamos ter certeza de que essas máquinas fornecem uma alta taxa de sucesso para que possam ser confiáveis.
Agora que entendemos os fundamentos da computação quântica e seus prós e contras, vamos ver como essa tecnologia pode ser aplicada em vários setores.
Os usos da computação quântica
Como a computação quântica ainda está em seus estágios iniciais de desenvolvimento, muitas ideias estão sendo lançadas sobre o que ela poderia fazer um dia. Existem muitos equívocos em relação aos computadores quânticos, que se devem amplamente a mal-entendidos sobre a tecnologia. Algumas pessoas propõem que os computadores quânticos serão usados para entrar em universos paralelos ou até mesmo simular viagens no tempo.
Embora essas possibilidades não possam ser exatamente descartadas, devemos nos concentrar nas aplicações mais realistas da computação quântica que podem ser alcançadas nas próximas décadas. Então, vamos entrar nas aplicações da computação quântica.
1. Inteligência Artificial e Machine Learning
Inteligência artificial e aprendizado de máquina são duas outras tecnologias que parecem quase futuristas, mas estão se tornando mais avançadas com o passar dos anos. À medida que essas tecnologias se desenvolvem, talvez precisemos mudar dos computadores padrão. É aqui que os computadores quânticos podem entrar, com seu vasto potencial para processar funções e resolver cálculos rapidamente.
2. Cíber segurança
À medida que os cibercriminosos se tornam mais sofisticados, nossa necessidade de altos níveis de segurança cibernética aumenta. Hoje, o cibercrime é preocupantemente comum, com milhares de pessoas sendo visadas mensalmente.
Usando a computação quântica, poderemos um dia desenvolver mais facilmente protocolos de segurança cibernética de alto nível que possam enfrentar até os ataques mais sofisticados.
A computação quântica também tem o potencial de ajudar na criptografia, especificamente em um campo conhecido como criptografia quântica. Isso explora o ato de alavancar a mecânica quântica para executar funções criptográficas.
3. Desenvolvimento de drogas
A capacidade dos computadores quânticos de prever o resultado de situações pode torná-los eficazes no desenvolvimento de medicamentos. Um computador quântico pode um dia ajudar a prever como certas moléculas agem em determinados cenários. Por exemplo, um computador quântico poderia prever como uma droga se comportaria dentro do corpo de uma pessoa.
Esse nível elevado de pesquisa pode tornar o período de tentativa e erro do desenvolvimento de medicamentos muito mais fácil.
Preocupações em torno da computação quântica
Quando um novo tipo de tecnologia está se desenvolvendo, é natural que as pessoas fiquem um pouco apreensivas. Então, a computação quântica deveria ser uma preocupação para nós?
Muito se tem falado sobre cibersegurança riscos apresentados por computadores quânticos. Embora os computadores quânticos possam ajudar a alcançar níveis mais altos de segurança digital, as coisas podem acontecer de outra maneira. Embora essa ameaça seja hipotética no momento, há uma chance de que ela se transforme em um problema nos próximos anos, especialmente quando os computadores quânticos se tornarem acessíveis ao público em geral população. Algumas empresas já estão oferecendo "VPN à prova de quantum"Serviços em antecipação.
Como os computadores quânticos podem resolver problemas altamente complexos, seu potencial para quebra de senha mais eficaz e descriptografia de dados aumenta. Enquanto até os supercomputadores lutam para encontrar grandes chaves de descriptografia, os computadores quânticos podem um dia ter a capacidade de descriptografar facilmente dados confidenciais, o que seria uma notícia muito boa para agentes mal-intencionados.
A computação quântica nos empurrará para o futuro
As possibilidades oferecidas pela computação quântica são incríveis e um dia serão realizáveis. Embora a computação quântica ainda esteja em seus estágios iniciais, os avanços contínuos nesse campo podem nos levar a grandes feitos tecnológicos. Só o tempo dirá com este!
