Computadores quânticos: uma simplificação

Como se isso fosse possível…

Fonte: Future University

Eu já havia pesquisado o suficiente para tentar entender o funcionamento de computadores quânticos — claro, fui desistindo ao longo do tempo — quando tive a oportunidade de assistir a palestra de um pesquisador do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), aliás ótimo apresentador, didático, engraçado e objetivo. Provavelmente, ele fez uma pontinha em algum stand-up comedy.

Nessa palestra foi explicada a origem do transitor e sua função na transmissão de sinais elétricos. Basicamente funcionaria como uma válvula do tipo abre-fecha. Sabe aquela linguagem binária (0 ou 1)? Tem origem nestes sinais quando atravessam a válvula (1) ou são retidos (0). Na visão da computação, pode-se dizer que só interpretam um bit por vez.

Transístores convencionais (Wikipedia)

Esses transístores estão presentes nos processadores de computadores e smartphones. Como já podem ter imaginado, não existe apenas um deles, nem 10, ou 100…são milhões. Para se ter uma ideia,o processador Pentium 4, já possuía 120 milhões, com tamanho individual de 0,13 micrômetros.

E conforme a tecnologia avança, maior o número de transístores presentes nos computadores e menor o tamanho individual. Segundo lei de Moore, a cada 18 meses o número desses componentes duplica nos processadores fabricados, acompanhando a inovação na indústria — há uma linha de pesquisadores que acredita no inverso, a indústria faz valer a lei, mas isso é conversa de outro texto…

Lei de Moore. Fonte: Wikipedia

E foi exatamente o observado ao longo dos 50 anos da lei de Moore. Na sua divulgação, ao projetarem o tamanho e quantidade de transístores para os anos seguintes, 2020 — daqui a 2,5 anos! — seria o ano em que alcançariam dimensões nanométricas, ou seja, construir esse material em escala reduzida passaria a ser um enorme desafio.

Nesta escala, alguns materiais passam a ter características diferentes das propriedades dos materiais quando comparados ao macro. Nesse contexto, a mecânica quântica é uma das ciências que estuda suas características, por isso o nome: computadores quânticos.

Ao passo que aumenta o número de transístores nos computadores convencionais, também é incrementada a capacidade de processamento das máquinas, contudo, há limites físicos que impedem o aumento da velocidade de maneira contínua. Como foi dito no início, os transístores trabalham exclusivamente com sinais “0”e “1”, tipo verdadeiro ou falso, na mecânica quântica o Paradoxo de Einstein-Podolsky-Rosen (muito surreal…) permite afirmar coisas contraditórias ocorrendo simultaneamente (não é isso, mas vamos levar em consideração as simplificações), ou melhor dizendo dois estados quânticos simultaneamente — tipo o gato de Schrödinger: vivo-morto dentro da caixa.

Já que ocorre em estados diferentes, o sinal de um “transístor quântico” poderia assumir valores “0” e “1” simultaneamente, sendo esse o segredo dos computadores quânticos na maior capacidade de processamento. Essa característica permite que os cálculos sejam feitos simultaneamente, com vários bits interpretados ao mesmo tempo, consequentemente encurtando cálculos que levariam milênios a pouco minutos.

E como seria esse “transístor quântico”? Seriam átomos!

Não chore…

Apesar de parecer uma realidade distante, já há vendas de computadores por uma empresa canadense, a D-Wave. Grandes empresas globais como Google e NASA já investem nesses xodós, a um valor simbólico de U$ 15.000.000,0 a unidade.

Fonte: https://www.dwavesys.com/d-wave-two-system

Em primeiro momento, esses computadores serão aplicados a grandes projetos e não são tão bons para jogar seu Need for Speed ou GTA como em um PC. Estão limitados a trabalhar com poucas linguagens de programação (acredito que Phyton seja uma delas) e a realizar cálculos específicos. Talvez, a atenção maior que devemos ter é quanto a segurança dos dados.

Enquanto hoje as senhas de bancos e cartões levam dias, meses ou anos para serem quebradas por indivíduos maliciosos, o D-Wave poderia realizar o mesmo trabalho em milésimos de segundos, ou seja, tornaria vulnerável as segurança dos sistemas de utilizamos mais frequentemente. Ficará restando então desenvolver novas criptografias para tudo que conhecemos, em um mundo cada vez mais conectado.