A D-Wave Systems, uma das principais empresas de computação quântica do mundo,anunciou hoje um acordo com um laboratório da NASA e do Google. Segundo o acordo, a empresa continuará alimentando o centro de pesquisas com a mais recente tecnologia do ramo pelos próximos sete anos.
"Computação quântica" é um termo que remete à vanguarda da tecnologia, e não é à toa: o assunto ainda é relativamente novo e pouco entendido, mas promete avanços tecnológicos incríveis. Abaixo, confira mais sobre essa tecnologia.
Dois estados ao mesmo tempo
Uma das características mais notáveis do modelo quântico da física é o conceito de superposição: em algumas situações, alguns objetos ou partículas podem assumir dois estados diferentes ao mesmo tempo. O cientista austríaco Erwin Schrödinger, um dos pioneiros da física quântica, ilustrou essa característica com o experimento mental do "gato de Schrödinger".
Imagine que há um gato em uma caixa. Dentro da caixa, há também um frasco de veneno, que matará o gato caso ele seja quebrado. Sobre o frasco há um martelo ligado a um detector de radiação: se o detector perceber qualquer tipo de radiação no ambiente, o frasco é quebrado e o gato morre. Não é possível enxergar dentro da caixa.
Segundo Schrödinger, como não podemos ver dentro da caixa, não temos como saber se o gato está morto ou vivo. Nessa situação, não devemos pensar que o gato está morto ou vivo, mas sim que ele está, ao mesmo tempo, vivo e morto, ou "vivomorto", para entender o que é a superposição.
O vídeo abaixo, produzido pelo Google, fala mais sobre a superposição, além de discutir também outros aspectos centrais da física quântica:
Qubits
O exemplo de Schrödinger, no entanto, é meramente ilustrativo de um princípio que pode ser utilizado em outros contextos para gerar novas possibilidades de tecnologia. Entendendo-se o conceito de "superposição", é possível entender o que é um qubit.
O qubit é a versão quântica dos bits tradicionais. Enquanto um bit pode assumir apenas os valores 1 ou 0, o qubit pode ser 1, 0 ou os dois ao mesmo tempo. Embora isso possa parecer apenas um pequeno avanço (três valores possíveis em vez de dois), é algo muito mais importante do que isso. Pois quando vários qubits assumem dois valores ao mesmo tempo, eles podem realizar uma série de cálculos ao mesmo tempo também.
Imagine, por exemplo, que você esteja planejando um mochilão, e queira saber a melhor maneira de viajar: como pagar mais barato em todas as passagens, como pegar o melhor tempo em cada lugar, como estar presente no maior número possível de festas, como evitar o máximo de dias chuvosos, etc. São, óbviamente, inúmeras as possibilidades e as variáveis que precisam ser ponderadas, e um computador tradicional precisaria calcular cada uma delas individualmente.
Um computador quântico, por sua vez, poderia calculá-las todas ao mesmo tempo. Isso permitiria não apenas responder de forma muito mais rápida perguntas complexas como essa, mas permitiria também que perguntas que levariam muito tempo para ser calculada mesmo pelos supercomputadores atuais se tornassem facilmente resolvíveis.
O vídeo abaixo mostra como um processador quântico associa diversos qubits para poder realizar cálculos complexos:
Novos problemas
A tecnologia dos computadores quânticos, porém, está ainda bastante longe de chegar às nossas casas. Primeiramente porque alguns pesquisadores ainda duvidam de sua viabilidade, de maneira geral, por conta da dificuldade em se verificar por erros nos cálculos dos processadores quânticos.
Aferição de erros é uma tarefa que todos os computadores realizam. Às vezes, por conta de interferência elétrica ou magnética, o valor de um bit acaba sendo alterado, e se o computador não percebe isso, pode ter problemas que vão desde a perda de informações até uma tela azul.
O problema é que os métodos de aferição de erros usados em computadores tradicionais não funcionam em computadores quânticos. Isso porque o próprio ato de obervar um qubit pode acabar mudando o seu valor. A IBM, por exemplo, vem investindo em maneiras deverificar por erros em processadores quâticos, mas o processo ainda é lento.
As condições extremas nas quais os processadores quânticos operam também são um obstáculo: como eles são muito sensíveis, eles precisam ficar em ambientes extremamente isolados de interferências elétricas ou magnéticas.
Além disso, eles dependem do efeito de supercondutividade, que só ocorre em temperaturas baixíssimas. Por isso, eles só funcionam em temperaturas próximas do zero absoluto (-273ºC) - algo bastante difícil de se atingir.
O vídeo abaixo mostra o D-Wave 2, um computador quântico. Ele tem o tamanho de uma pequena sala, e possui 16 camadas de isolamento magnético, contra radiação e de isolamento térmico. Veja:
"Computação quântica" é um termo que remete à vanguarda da tecnologia, e não é à toa: o assunto ainda é relativamente novo e pouco entendido, mas promete avanços tecnológicos incríveis. Abaixo, confira mais sobre essa tecnologia.
Dois estados ao mesmo tempo
Uma das características mais notáveis do modelo quântico da física é o conceito de superposição: em algumas situações, alguns objetos ou partículas podem assumir dois estados diferentes ao mesmo tempo. O cientista austríaco Erwin Schrödinger, um dos pioneiros da física quântica, ilustrou essa característica com o experimento mental do "gato de Schrödinger".
Imagine que há um gato em uma caixa. Dentro da caixa, há também um frasco de veneno, que matará o gato caso ele seja quebrado. Sobre o frasco há um martelo ligado a um detector de radiação: se o detector perceber qualquer tipo de radiação no ambiente, o frasco é quebrado e o gato morre. Não é possível enxergar dentro da caixa.
Segundo Schrödinger, como não podemos ver dentro da caixa, não temos como saber se o gato está morto ou vivo. Nessa situação, não devemos pensar que o gato está morto ou vivo, mas sim que ele está, ao mesmo tempo, vivo e morto, ou "vivomorto", para entender o que é a superposição.
O vídeo abaixo, produzido pelo Google, fala mais sobre a superposição, além de discutir também outros aspectos centrais da física quântica:
Qubits
O exemplo de Schrödinger, no entanto, é meramente ilustrativo de um princípio que pode ser utilizado em outros contextos para gerar novas possibilidades de tecnologia. Entendendo-se o conceito de "superposição", é possível entender o que é um qubit.
O qubit é a versão quântica dos bits tradicionais. Enquanto um bit pode assumir apenas os valores 1 ou 0, o qubit pode ser 1, 0 ou os dois ao mesmo tempo. Embora isso possa parecer apenas um pequeno avanço (três valores possíveis em vez de dois), é algo muito mais importante do que isso. Pois quando vários qubits assumem dois valores ao mesmo tempo, eles podem realizar uma série de cálculos ao mesmo tempo também.
Imagine, por exemplo, que você esteja planejando um mochilão, e queira saber a melhor maneira de viajar: como pagar mais barato em todas as passagens, como pegar o melhor tempo em cada lugar, como estar presente no maior número possível de festas, como evitar o máximo de dias chuvosos, etc. São, óbviamente, inúmeras as possibilidades e as variáveis que precisam ser ponderadas, e um computador tradicional precisaria calcular cada uma delas individualmente.
Um computador quântico, por sua vez, poderia calculá-las todas ao mesmo tempo. Isso permitiria não apenas responder de forma muito mais rápida perguntas complexas como essa, mas permitiria também que perguntas que levariam muito tempo para ser calculada mesmo pelos supercomputadores atuais se tornassem facilmente resolvíveis.
O vídeo abaixo mostra como um processador quântico associa diversos qubits para poder realizar cálculos complexos:
Novos problemas
A tecnologia dos computadores quânticos, porém, está ainda bastante longe de chegar às nossas casas. Primeiramente porque alguns pesquisadores ainda duvidam de sua viabilidade, de maneira geral, por conta da dificuldade em se verificar por erros nos cálculos dos processadores quânticos.
Aferição de erros é uma tarefa que todos os computadores realizam. Às vezes, por conta de interferência elétrica ou magnética, o valor de um bit acaba sendo alterado, e se o computador não percebe isso, pode ter problemas que vão desde a perda de informações até uma tela azul.
O problema é que os métodos de aferição de erros usados em computadores tradicionais não funcionam em computadores quânticos. Isso porque o próprio ato de obervar um qubit pode acabar mudando o seu valor. A IBM, por exemplo, vem investindo em maneiras deverificar por erros em processadores quâticos, mas o processo ainda é lento.
As condições extremas nas quais os processadores quânticos operam também são um obstáculo: como eles são muito sensíveis, eles precisam ficar em ambientes extremamente isolados de interferências elétricas ou magnéticas.
Além disso, eles dependem do efeito de supercondutividade, que só ocorre em temperaturas baixíssimas. Por isso, eles só funcionam em temperaturas próximas do zero absoluto (-273ºC) - algo bastante difícil de se atingir.
O vídeo abaixo mostra o D-Wave 2, um computador quântico. Ele tem o tamanho de uma pequena sala, e possui 16 camadas de isolamento magnético, contra radiação e de isolamento térmico. Veja:
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