07 jun Computação quântica: conceito e importância para o futuro
Os supercomputadores são máquinas avançadas para resolver tarefas que os PCs convencionais não conseguem, como classificar um banco de dados de moléculas, analisar grandes volumes de dados e simular eventos físicos. Mas eles também têm limites que, quando alcançados, exigem a entrada em ação da computação quântica.
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Geralmente, os supercomputadores clássicos falham ao tentar resolver problemas com alto grau de complexidade como simular o comportamento de moléculas. Isso acontece mesmo que eles tenham uma ficha técnica de dar inveja, incluindo milhares de núcleos de CPU e GPU.
As big techs estão investindo no desenvolvimento de chips quânticos. (Imagem: Getty Images)
Apesar de todo esse poder, as máquinas convencionais não foram feitas para lidar com operações que dependem da análise de inúmeras variáveis interagindo de maneiras complicadas. É aí que entram os dispositivos baseados na física quântica, conhecidos pelo altíssimo poder de processamento e a velocidade aprimorada.
Os computadores quânticos têm ficado em evidência, nos últimos anos, com investimentos feitos por gigantes como Google e Microsoft, mas ainda não possuem tanta popularidade. Tem dúvidas sobre como funciona essa tecnologia? Saiba tudo sobre a abordagem, a seguir!
O que é computação quântica?
Baseada nos conceitos da mecânica quântica, a tecnologia aproveita o comportamento de partículas como fótons e elétrons no nível microscópico para realizar cálculos complexos. Diferente da metodologia adotada nos PCs comuns, cujas informações são armazenadas em bits (0 ou 1), ela utiliza bits quânticos (qubits).
Graças a um fenômeno chamado sobreposição, os qubits podem existir em vários estados, simultaneamente, sendo capazes de representar 0, 1 ou ambos, ao mesmo tempo. É essa propriedade a responsável pela revolução da tecnologia.
Aproveitando a diferença, os computadores quânticos processam altas quantidades de informações simultaneamente, explorando múltiplas possibilidades. Assim, eles solucionam problemas difíceis de resolver até para os supercomputadores mais poderosos.
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Esse potencial possui diversas aplicações, ajudando a explorar novas soluções nas áreas de saúde, finanças e a própria tecnologia, entre outras. O ramo de segurança cibernética também está entre os beneficiados, levando ao desenvolvimento de ferramentas criptográfica mais difíceis de serem quebradas.
No entanto, a computação quântica enfrenta uma série de desafios, dependendo de ambientes altamente controlados para funcionar, o que de certa maneira limita sua oferta para aplicações práticas. A expectativa é que ela esteja amplamente disponível em alguns anos, com os avanços na área.
A inteligência artificial é um dos segmentos que mais podem ser beneficiados pela tecnologia quântica. (Imagem: Getty Images)
Como funcionam os computadores quânticos?
O computador quântico também depende de outro princípio da mecânica quântica para funcionar: o entrelaçamento. Ele possibilita a interligação de dois bits quânticos, compartilhando o mesmo estado até quando distantes um do outro, aumentando a eficiência e a velocidade do processamento de informações.
Além disso, a tecnologia utiliza algoritmos quânticos, que são as instruções para usar as propriedades de emaranhamento e superposição dos qubits da melhor maneira nos cálculos complexos. Há algoritmos para diferentes necessidades, como os específicos para bases de dados e criptografia.
Essas máquinas super avançadas possuem componentes da mesma forma que os PCs tradicionais. No hardware quântico, os elementos principais são o plano de dados quânticos, que inclui os qubits e as estruturas para mantê-los no lugar, e o plano de controle e medição.
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Neste último, a função é converter os sinais digitais em analógicos ou de controle de ondas, responsáveis por executar as operações nos qubits do plano de dados. Há, ainda, o plano de processador de controle, que implementa o algoritmo quântico, e o processador host fornecendo a sequência de bits clássicos.
Já o software quântico permite a implementação dos algoritmos, por meio de circuitos quânticos. Os dados de entrada podem ser recebidos via portas quânticas, que os processam seguindo a operação predefinida, ou outras tecnologias.
Cabe destacar, também, a importância de controlar o ambiente de operação dos processadores quânticos para evitar o colapso do estado quântico dos qubits (decorrência), o que pode gerar erros nos cálculos. Por isso, os computadores quânticos operam em temperaturas extremamente baixas.
Os computadores quânticos dependem de condições ambientais específicas para funcionar. (Imagem: Getty Images)
Qual a importância da computação quântica para o futuro?
Mesmo com a utilização limitada, no presente, a tecnologia quântica tem um grande potencial para revolucionar a indústria, em diferentes áreas, com a alta capacidade de resolver problemas complexos. Ela promete achar soluções até então inimagináveis, auxiliar na criação de produtos inovadores e muito mais.
Confira algumas das principais aplicações da computação quântica:
No campo da química
Devido à capacidade de simular propriedades e comportamentos de estruturas moleculares, ela pode contribuir para o desenvolvimento de materiais com características específicas, como gases refrigerantes de baixo aquecimento global, contribuindo para frear as mudanças climáticas.
Na área da saúde e farmácia
Acelerar o desenvolvimento de novos medicamentos e tratamentos, reduzindo os prazos pela metade, bem como tornar o processo mais barato são outros benefícios da tecnologia. Também é possível que as ferramentas quânticas aprimorem as pesquisas de DNA, promovendo novas descobertas na área.
Em operações aéreas
No segmento aéreo, as capacidades da abordagem serão utilizadas para calcular as rotas mais eficazes, levando em conta o clima e outros aspectos. Além disso, ela contribuirá para encontrar os melhores locais para a construção de novos aeroportos, baseando-se em diferentes fatores.
Logística e robótica
A tecnologia quântica pode otimizar a análise de dados em busca da tomada de decisões mais adequadas para as empresas que fazem as entregas das compras online, ajudando a definir as áreas para a instalação de sensores que captam essas informações.
Ela também é capaz de calcular os percursos mais eficientes para os profissionais que atuam nos centros de distribuição e para os robôs presentes nesses locais, tornando os deslocamentos mais rápidos.
Na tecnologia
Acelerar o treinamento de modelos de IA, tornando as ferramentas inteligentes mais poderosas, é outro benefício dos computadores quânticos. Eles também são capazes de desenvolver sistemas criptográficos mais seguros e de analisar dados bancários à procura de padrões anômalos e fraudes com enorme rapidez.
No setor tecnológico vale destacar, ainda, a internet quântica, rede que usa os mesmos conceitos para transmitir e processar dados de maneira mais rápida que as conexões atuais. Ela é associada a uma maior proteção contra ciberataques, melhorando consideravelmente a segurança.
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Apesar de muito promissora, a computação quântica precisa superar obstáculos como o desenvolvimento de hardware quântico robusto e métodos de correção de erros para lidar com a alta sensibilidade dos qubits. Outro desafio é desenvolver uma máquina tolerante a erros e capaz de trabalhar com milhares ou milhões de bits quânticos.
Os custos elevados para a construção e a operação da tecnologia são outros fatores que dificultam a ampliação da oferta de computadores quânticos. No momento, o uso segue limitado a instituições de pesquisa e grandes corporações.
E você, o que espera da computação quântica? Acredita que ela estará amplamente disponível mais rápido do que o previsto? Dê a sua opinião comentando nas redes sociais do TecMundo.