Computação Quântica
Um assunto que está muito em evidência nos últimos é a Computação Quântica. Não é de hoje que o tema frequentemente aparece em filmes de ficção cientifica, e até mesmo de super-heróis. Sim, isso mesmo! Tamanho e o poder computacional e a capacidade de resolver problemas até então impossíveis.
O objetivo aqui certamente não é esclarecer todas as dúvidas sobre o tema, até por que são muitas, mas sim reforçar alguns conceitos básicos que nos ajudam a ter uma maior clareza sobre o assunto.
Quando falamos desse tema, voltamos aos princípios da física e obrigatoriamente precisamos falar sobre Mecânica. Podemos dizer que a mecânica está dívida em Clássica e Quântica.
Mecânica Clássica
Comportamento de corpos grandes
- Inércia, empuxo, MRU…
- Define as Leis do mundo macroscópico
- Principio da Causa e Efeito
- Inércia, empuxo, MRU…
Mecânica Quântica
- Não existe relação causa-efeito — O conhecimento depende de quem quer conhecer
- Os fenômenos podem ser previstos, mas com possibilidade de acerto ou erro
- • Os fenômenos podem ser coisas diferentes simultaneamente
Com esses conceitos um poucos mais claros (#sqn) começamos a falar das suas aplicabilidades.
Com o desenvolvimento da mecânica quântica no início do século XX. surgiu o conceito de que as operações matemáticas podem ser realizadas com a totalidade de uma função de onda de partícula. Em outras palavras, pode-se calcular as funções em estados múltiplos simultaneamente. Isto levou ao conceito de um computador quântico, na segunda metade do século XX que decolou na década de 1990, quando Peter Shor mostrou que tais métodos podem ser utilizados para fatorar grandes números em tempo polinomial, que, se implementadas, tornem os mais modernos sistemas de criptografia de chave pública inutilmente inseguro.
Computação Teórica
Alan Turing, é um dos grandes nomes da Computação Teórica. Em 1937 foi publicado o artigo “Sobre as Máquinas Computáveis” de Alan Turing, o que comprovou que existiam cálculos que eram impossíveis de serem resolvidos. O que ninguém percebeu, naquele momento, era que essa barreira que levava à necessidade de criar formas de aprimorar a maneira de se fazer contas levaria à construção dos nossos computadores modernos. No artigo, Turing desenvolveu a noção que seria possível criar uma máquina de cálculos que fosse capaz de solucionar equações sob os comandos adequados, dando início ao que hoje compreendemos como a lógica da programação.
Limite da Computabilidade
Com Alan Turing, e a Computação Teórica surgem diversas teorias e estudos. Existem muito mais problemas insolúveis ou difíceis do que os solúveis.
Computação Prática
Precisamos construir computadores para os problemas simples, tomar decisões de projeto e aí que entra computação binária ou a computação 0 ou 1.
É totalmente baseada no estados Sim ou Não e o “talvez” não é possível de ser representado através da lógica booleana.
Memória
Para que possamos processar as informações fazemos uso da memória dos nossos computadores para armazenar um número exponencial de valores, porém é limitado.
Computação Quântica
Quando falamos de computação quântica obviamente precisamos falar sobre o Princípio da Incerteza. O Princípio da Incerteza é um contraponto a mecânica clássica que diz que se soubermos a posição inicial e o momento (massa e velocidade) de todas as partículas de um sistema, seríamos capazes de calcular suas interações e prever como ele se comportará. Segundo o princípio da incerteza, não se pode conhecer com precisão absoluta a posição ou o momento (e, portanto, a velocidade) de uma partícula. Isto acontece porque para medir qualquer um desses valores acabamos os alterando, e isto não é uma questão de medição, mas sim de física quântica e da natureza das partículas.
— As partículas muito pequenas assumem uma probabilidade de estado;
— Algo entre 0 e 1 depende do ponto de vista;
— É possível ter uma memória com infinitos estados;
O quBit
Com a necessidade de processar e analisar essas infinitas possibilidades surgiu o quBit ou Bit Quântico. Seria o equivalente num computador quântico, aos bits de um computador atual. Num computador quântico, cada partícula capaz de processar dados, seja um átomo, um elétron, um próton um íon, ou o que vier a ser usado, é chamado de qubit. Cada qubit possui quatro estados, ao contrário de um transístor, que possui apenas dois estados (ligado ou desligado).
Os estados são manifestados de acordo com o movimento da partícula, que pode mover-se tanto em sentido horário, quanto em sentido anti-horário, ou mesmo num terceiro estado, que ainda não é totalmente compreendido, onde os elétrons do átomo (e outras partículas) movem-se simultaneamente nas duas direções, totalizando quatro possibilidades, o que equivale a dois bits). Com isto, um computador quântico com 3 qubits, por exemplo, seria capaz de processar 8 bits de cada vez, um computador com 5 qubits seria capaz de processar 32 bits, outro com 6 qubits, processaria 128 bits de cada vez e assim por diante.
Como isso está hoje?
- Alguns pesquisadores ainda duvidam de sua viabilidade, de maneira geral, por conta da dificuldade em se verificar por erros nos cálculos dos processadores quânticos.
- 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 observar um qubit pode acabar mudando o seu valor.
- 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.
https://olhardigital.com.br/not icia/computacao-quant ica-entenda-o-que-e-e-veja-os-processadores/51722
