Decifrando a computação quântica

A computação quântica é o assunto do momento. Isso porque é uma tecnologia que poderá aumentar a velocidade de computação exponencialmente para algumas classes de problemas, que terá uma longa vida e mudará a forma como a computação se apresenta atualmente. Por ser um tema denso, explicar a computação quântica virou assunto de encontros e entre muitos grupos.

Explicando em miúdos, a computação quântica se diferencia da computação clássica, já que na forma mais primitiva – por assim dizer – são utilizadas as operações binárias determinísticas com base em operações lógica bit-a-bit clássica (bits com valor de 1 ou 0). Por outro lado, a quântica é probabilística, descrevendo qualquer valor entre 0 e 1.

Veja, por exemplo, que recentemente a IBM publicou um artigo na Nature sobre como usou um processador de sete Qubits para modelar o comportamento de moléculas de gás hidrogênio (H2), hidreto de lítio (LiH) e hidreto de berílio (BeH2). Entenda que os computadores tradicionais requerem muitos recursos para calcular propriedades de moléculas mais complexas. Neste experimento, a computação quântica permite que muitos cálculos sejam realizados simultaneamente e de forma muito mais natural, já que a dinâmica molecular é baseada em física quântica.

Se formos à raiz da resolução, na computação tradicional cada bit pode levar o valor de 1 ou 0. Estes 1s e 0s atuam como interruptores – como o de uma tomada – com ligar e desligar que, em última instância, controlam as funções do computador. Os computadores quânticos, por outro lado, são baseados em Qubits, que operam de acordo com dois princípios fundamentais da física quântica: sobreposição e emaranhamento. Resumindo: cada Qubit pode representar a 1 e a 0 ao mesmo tempo. O emaranhamento significa que Qubits em uma sobreposição podem ser correlacionados uns com os outros; ou seja, o estado de um (seja um 1 ou um 0) pode depender do estado de outro. Usando esses dois princípios, os Qubits podem atuar como sensores mais sofisticados, permitindo que os computadores quânticos funcionem para resolver problemas difíceis que são intratáveis ​​usando os computadores atuais.

Mas o que é um computador quântico? Vamos começar relembrando a Lei de Moore. Este foi um conceito criado por Gordon Earl Moore na década de 60 e dizia que o poder de processamento dos computadores dobraria a cada 18 meses. Hoje temos realmente um computador com um poder muito maior do que o próprio Moore poderia imaginar. Entenda que os computadores quânticos são máquinas incrivelmente poderosas que adotam uma nova abordagem ao processamento das informações. Isso porque são construídas a partir dos princípios da mecânica quântica. Ou seja, exploram leis complexas da natureza. Ao se aproveitar disso, a computação quântica pode executar novos tipos de algoritmos para processar informações de forma mais holística.

Mas em que tudo isso poderá nos ajudar? Os sistemas quânticos podem desencadear a complexidade das interações moleculares e químicas que levam à descoberta de novos medicamentos e materiais. Eles podem permitir cadeias de logística e de abastecimento ultraeficientes, como aprimorar as operações de uma frota para entregas durante uma temporada de grande demanda. Além disso, podem nos ajudar a encontrar novas maneiras de modelar os dados financeiros e isolar os principais fatores de risco para fazer melhores investimentos. E eles podem criar máquinas muito mais poderosas. A ideia é que seja uma chave potente para abrir portas que nunca havíamos aberto antes.

*Ulisses Mello é diretor do laboratório de pesquisa da IBM Brasil