Obter resultados significativos a partir de um computador quântico requer o que só pode ser descrito como uma pequena mágica.

Computadores tradicionais - do seu PC de mesa aos supercomputadores que a IBM constrói quando está se exibindo - todos usam um sistema de switches que podem ser ligados ou desligados. Nós representamos este estado binário com um 1 ou um 0.

Os computadores quânticos são diferentes porque podem estar em ambos os estados ao mesmo tempo. Esses estados são chamados de 'superposições'.

A unidade básica de um computador quântico é um bit quântico ou 'qubit', e sua capacidade de estar em dois estados simultâneos é o que torna os computadores quânticos tão rápidos. Soa mais como magia do que ciência? Continue lendo, e você descobrirá que, apesar de toda a física arcana, um computador quântico prático poderia estar bem na esquina..

  • O passado, presente e futuro da IA

O interesse pela teoria quântica e sua aplicação à computação é, em parte, resultado do trabalho realizado pelo matemático Peter Shor. Ele desenvolveu um algoritmo que poderia fatorar grandes números usando um computador quântico.

A velocidade possível deste algoritmo mostra o potencial da tecnologia. O algoritmo de Shor é tão poderoso que mantém a promessa de quebrar a criptografia supostamente impermeável que você e eu usamos ao fazer serviços bancários pela Internet, algo que nenhum computador convencional chegou perto.

De fato, o potencial poder de processamento dos computadores quânticos realmente confunde a mente. Como um computador quântico opera essencialmente como uma máquina massiva de processamento paralelo, ele pode trabalhar em milhões de cálculos simultaneamente (enquanto um computador tradicional trabalha em um cálculo de cada vez, em sequência).

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Um computador quântico de 30 qubits teria aproximadamente o mesmo poder de processamento que um computador convencional processando comandos a 10 teraflops por segundo. Em contraste, os computadores desktop atuais operam a meras velocidades de gigaflops por segundo.

Porcas, parafusos e elétrons

Isso parece ótimo, então por que não estamos todos usando-os? A resposta é que, no momento, um computador quântico funcional capaz de resolver problemas do mundo real ainda está firmemente na prancheta. Para ver porque é tão difícil produzir uma máquina adequada, precisamos voltar ao básico.

Elétrons, fótons e átomos formam a memória e o processador do computador quântico. Estes compreendem os qubits mágicos. Compreender, construir e manipular esses qubits é a parte realmente complicada de fazer funcionar um computador quântico. Pode até ser dito que o computador quântico existe em um universo paralelo ao nosso próprio.

Quando o computador trabalha com um problema que você deu, os cálculos são realizados dentro desse universo paralelo até que uma resposta seja apresentada. Mas isso não pára por aí. Você não pode simplesmente ver a resposta quando o cálculo estiver completo. Na verdade, você não consegue ver a resposta até que você realmente a procure. E quando você procurar, você pode perturbar o estado do computador quântico e acabar obtendo um resultado corrompido.

Todos os cálculos paralelos que o computador quântico está fazendo não chegam a uma resposta final até que você tente conscientemente observá-lo. De certa forma, então, não é a resposta em si que é importante, mas como você se apropria dela. É este componente observacional do computador quântico que constitui o maior obstáculo para realmente construir um.

Os físicos se referem a esse problema como "emaranhamento", o que Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância". O entrelaçamento é, em essência, o resultado de observar como um qubit se comporta com base no estado de outro qubit.

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O que causa dores de cabeça é que, assim que você olha para um qubit, você muda de estado e todo o sistema volta a ser um computador digital padrão. Isso é conhecido como 'decoerência' e é o que torna as observações ou resultados que você está vendo como imprecisos ou enganosos..

Por essas razões complexas e muitas outras, construir um computador quântico funcional que possa resolver problemas do mundo real está longe de ser fácil..