A computação percorreu um caminho incrivelmente longo nas últimas décadas. Estamos em meio a uma revolução tecnológica, com máquinas cada vez mais avançadas a cada ano. Duas invenções particularmente avançadas, o supercomputador e o computador quântico, têm inúmeras aplicações e potencial. Mas qual é a diferença entre um supercomputador e um computador quântico, e qual é o melhor?
O que é um supercomputador?
Supercomputadores são sistemas enormes que podem abranger quartos inteiros em tamanho. Essas máquinas não se parecem em nada com seu PC de mesa ou laptop típico. Em vez disso, os supercomputadores consistem em grandes grupos de processadores, todos trabalhando juntos para atingir um objetivo específico.
Os supercomputadores surgiram pela primeira vez na década de 1960, com a criação do CDC (Control Data Corporation) 6600. Este é considerado o primeiro supercomputador já construído e era cerca de dez vezes mais poderoso que os computadores padrão da época. Mas as coisas percorreram um longo caminho desde então.
Os supercomputadores de hoje são extremamente poderosos, para dizer o mínimo. Mas, claro, tudo isso é relativo. O CDC 6600 foi um fenômeno na computação, mas não seria visto como nada de especial hoje. Afinal, demorou apenas meia década para ser ofuscado pelo CDC 7600. Então, tenha isso em mente ao considerar o poder dos supercomputadores hoje.
Como seu próprio PC, os supercomputadores podem processar e armazenar dados, mas vão muito além disso. Essas máquinas podem realizar cálculos e simulações incrivelmente complexos que nunca poderiam ser alcançados por humanos ou pelos computadores que usamos em nossas vidas diárias. Eles também podem executar rapidamente processos que um computador comum pode levar meses ou anos para concluir.
Por exemplo, um supercomputador moderno poderia prever o resultado de uma explosão nuclear, produzir modelos altamente complexos do cérebro e até mesmo realizar simulações das origens do universo. As capacidades dessas máquinas são um tanto alucinantes e provaram ser úteis em uma variedade de indústrias diferentes.
Mas, em sua essência, os supercomputadores têm as mesmas porcas e parafusos que os computadores comuns. A diferença é que esses computadores são enormes e consistem em milhares ou centenas de milhares de CPUs (unidades centrais de processamento), e, portanto, possui um poder de processamento muito maior do que o seu PC padrão. O computador que você usa diariamente provavelmente tem um punhado de núcleos de CPU, alguns com apenas um. Então, imagine o que poderia ser alcançado se seu poder fosse aumentado muitas e muitas vezes.
Os supercomputadores são fascinantes, mas incrivelmente caros de construir e manter. Milhões de dólares podem ser gastos em um único supercomputador, e enormes quantidades de energia elétrica são necessárias para mantê-los em operação.
E mesmo essas máquinas altamente avançadas têm suas limitações. Particularmente, as habilidades dos supercomputadores são limitadas ao seu tamanho. supercomputadores de hoje já são enormes e custam muito dinheiro para operar. Portanto, quanto maior um supercomputador, mais caro ele fica.
Além disso, os supercomputadores geram enormes quantidades de calor que precisam ser removidas para evitar o superaquecimento. Em suma, o uso de supercomputadores é um processo muito caro e exaustivo. Além disso, existem alguns problemas que os supercomputadores não podem resolver simplesmente porque são muito complexos.
No entanto, um jogador relativamente novo no jogo da computação pode abrigar a capacidade de superar os supercomputadores e alcançar o que eles não podem: computadores quânticos.
O que é um computador quântico?
O conceito de computação quântica surgiu pela primeira vez na década de 1980. Durante esse tempo, pioneiros como Richard Benioff, Richard Feynman e Yuri Manin contribuíram para o desenvolvimento da teoria da computação quântica. Mas, neste momento, a computação quântica era apenas uma ideia e nunca havia sido aplicada em um cenário do mundo real.
Dezoito anos depois, em 1998, Isaac Chuang, Neil Gershenfeld e Mark Kubinec criaram o primeiro computador quântico. A velocidade de processamento deste computador é rudimentar em comparação com os computadores quânticos mais avançados de hoje, mas o desenvolvimento desta máquina pioneira foi nada menos que revolucionário.
Como você pode ver na imagem acima, os computadores quânticos não se parecem em nada com os computadores típicos. Isso ocorre porque eles operam de maneiras drasticamente diferentes. Enquanto os computadores e supercomputadores usam código binário para armazenar informações, os computadores quânticos usam pequenas unidades conhecidas como qubits (ou bits quânticos).
Qubits são inimaginavelmente pequenos. Eles são feitos de sistemas quânticos ainda menores, como prótons e elétrons, os componentes fundamentais dos átomos. O que é ótimo sobre os qubits é que eles podem existir em vários estados ao mesmo tempo. Vamos quebrar isso.
Código binário é apenas isso, binário. Isso significa que os bits só podem existir como zero ou um, o que pode ser limitante na hora de realizar processos avançados. Por outro lado, os Qubits podem existir simultaneamente em vários estados, conhecidos como superposição quântica. Os qubits também podem alcançar o emaranhamento quântico, no qual pares de qubits se conectam.
Usando a superposição quântica, os computadores quânticos podem considerar várias configurações de qubit ao mesmo tempo, tornando muito mais fácil resolver problemas altamente complexos. E, por meio do emaranhamento quântico, dois qubits podem existir no mesmo estado e afetar um ao outro de maneiras matematicamente previsíveis. Isso contribui para a capacidade de processamento dos computadores quânticos.
No geral, a capacidade de considerar vários estados simultaneamente dá aos computadores quânticos a potencial para resolver cálculos extremamente complexos e executar simulações altamente avançadas.
Várias empresas estão atualmente trabalhando no desenvolvimento de computadores quânticos, incluindo IBM e Google. Por exemplo, conforme novo cientista, em 2019, o Google afirmou que seu computador quântico, Sycamore, superava um supercomputador em suas capacidades. O Google afirmou que, em 200 segundos, o Sycamore poderia resolver um cálculo que levaria um supercomputador 10.000 anos para ser concluído.
Mas apenas dois anos depois, novamente, conforme novo cientista, um algoritmo não quântico foi desenvolvido na China que possibilitou que computadores comuns resolvessem o mesmo problema em apenas algumas horas, ou seja, um supercomputador certamente seria capaz de resolvê-lo, também.
Portanto, há um grande "se" pairando sobre todo o campo da computação quântica. Essa tecnologia ainda está em seus estágios iniciais e tem um longo caminho a percorrer antes que possa ser considerada uma alternativa aos supercomputadores.
Os computadores quânticos são incrivelmente difíceis de construir e programar e ainda apresentam altas taxas de erro. Além disso, o atual poder de processamento dos computadores quânticos os torna totalmente inadequados para aplicações típicas. Como resultado, há muitas dores de crescimento pelas quais a computação quântica deve passar antes de se tornar uma tecnologia confiável e amplamente utilizada.
Os supercomputadores são a escolha certa para agora
Embora os computadores quânticos tenham o potencial de superar supercomputadores, isso ainda é amplamente hipotético. Um dia, poderemos ver a computação quântica avançar a ponto de os supercomputadores não serem mais necessários. Não há como negar que grandes desenvolvimentos já foram feitos neste campo. Mas, por enquanto, os computadores quânticos ainda estão em seus estágios iniciais e podem levar décadas para se tornarem populares.