A manipulação da crescente massa de dados, Big Data, e a necessidade de cada vez mais velocidade no processamento de informações define uma limitação inerente à física e suas características de condutividade elétrica relacionada ao silício, principal componente utilizado na construção de processadores. A solução para este problema teoricamente pode ser vislumbrada a partir de conceitos provenientes da crise na física clássica, no século XX, onde cientistas como Planck, Rutherford e Schrodinger lançaram as fundações para aquela que seria conhecida como mecânica quântica(estudo dos sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica).
As possibilidades proporcionadas pelos conceitos quânticos aplicados à computação abrem um novo horizonte para um futuro com máquinas capazes de resolver tarefas mais complexas em tempos cada vez menores.
Enquanto os nossos computadores usam a corrente elétrica pelos transistores emulando os bits (as menores unidade de medida de um computador) 1 e 0, gerando estados como sim ou não, ligado ou desligado, os computadores quânticos utilizam qubits, ou bits quânticos, unidade que pode assumir mais de dois estados com a superposição coerente de 0 e 1 através de seu vetor de espaço bidimensional. Isso proporciona um imenso ganho computacional, permitindo que mais operações sejam efetuadas de uma vez só, em menor tempo e assumindo todos os estados possíveis antes mesmo de serem observados. Na prática, os qubits consideram o resultado de uma operação dentro da probabilidade estatística antes mesmo da finalização do cálculo da mesma.
Diferentemente dos computadores clássicos, os quânticos utilizam de propriedades como átomos, o nível de energia de seus agrupamentos, as direções da polarização de um fóton e estados de partículas subatômicas. Para isso, uma das soluções para substituir o limitante silício é o grafeno, que com sua nanoestrutura permite uma supercondutividade elétrica.
Na grande corrida quântica, empresas como a Google e a IBM têm apresentado avanços nesta área. O computador quântico da Google, por exemplo, com 53 qubits ou 2^53 bits, foi capaz de realizar em 200 segundos um cálculo que um computador tradicional mais veloz atualmente realizaria em pelo menos 10 mil anos.
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Os ganhos com este tipo de processamento podem ser vislumbrados em diversas áreas como cálculos, probabilidade estatística, simulações, avanços na inteligência artificial, e aplicações na saúde. Mas, com estes avanços surgem preocupações quanto à segurança da informação relacionado à privacidade, por exemplo, uma vez que esta facilidade de processamento traria um grande risco de vazamento de dados e quebras de criptografias em máquinas tradicionais com muita facilidade.
A maior parte destes computadores necessita de uma pressão atmosférica quase inexistente, temperaturas próximas de -273 °C e isolamento magnético, por isso a alta fragilidade e o custo elevado ainda inviabilizam e tornam distantes as realidades de aplicações. Mas, apesar disso, não é uma realidade tão ficcional, uma vez que a própria Google relatou a expectativa de que tenhamos no mercado um computador quântico com fins comerciais antes mesmo de 2030.(Foto: www.csis.org)
RENAN CAZZOLATTO
Formado em Análise e Desenvolvimento de Sistemas, especialista em Gerenciamento de Projetos e Gerenciamento de Serviços de TI. Atua em soluções de tecnologia e governança para o setor público e leciona em cursos de nível técnico.
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