O que é o computador quântico e como ele muda nossa vida?

A corrida para construir o primeiro computador quântico está a todo vapor. Gigantes como IBM, Google e Microsoft têm investido centenas de milhões de dólares no desenvolvimento daquele que promete ser a nova revolução da sociedade da informação: o computador quântico. Mas o que é esse equipamento?

O computador quântico recebe esse nome porque utiliza princípios da física quântica. Para entender melhor precisamos ter em mente que, hoje, no computador clássico, tudo é traduzido em bits. Quando dizemos que um computador opera em 64 bits, estamos dizendo que ele processa informações em uma sequência numérica composta por zeros e uns que possui uma extensão igual a 64 algarismos.

E por que isso é tão importante?

A evolução dos computadores clássicos está atingindo o limite físico da velocidade de processamento. Para não complicar muito as coisas podemos explicar esse limite com base em duas variáveis: tamanho dos transistores e temperatura.

Os transistores são pequenos blocos eletrônicos que realizam o processamento de dados em circuitos eletrônicos. Sua evolução foi tão grande nos últimos tempos que chegaram a um tamanho em que começaram a sofrer efeitos quânticos. Um desses efeitos recebe o nome de “Efeito Túnel” e é caracterizado pela fuga dos elétrons do processador tornando o processamento pouco confiável.

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Com relação ao aquecimento, é fácil perceber que quanto mais rápido um processador opera, mais calor ele gera e quanto mais calor, menor a vida útil dos componentes. A solução poderia vir da dissipação do calor por sistemas de resfriamento, mas também já atingimos o limite desses sistemas.

Por essas e outras razões, o ritmo de desenvolvimento dos computadores tem diminuído. E o problema é que, na contramão, a quantidade de dados a serem processados tem aumentado exponencialmente. Por isso, a limitação da velocidade de processamento tem potencial para se tornar um grande problema social e é aí que os computadores quânticos podem fazer a diferença.

Nos computadores quânticos, a lógica binária é substituída pela lógica probabilística da física quântica. Os bits que até então eram representados pela existência ou não de corrente elétrica (física clássica) são, agora, chamados qubit e, ao invés de correntes, utilizam ondas para o processamento. Essa mudança aparentemente singela dos bits faz com que os computadores quânticos consigam processar dados muito mais rapidamente devido a um efeito quântico chamado sobreposição, que permite aos qubits terem pelo menos três estados: sim, não e sim e não ao mesmo tempo.

Para a maioria das tarefas executadas hoje, essa complexidade extra não faz diferença. Por isso, não faz sentido pensar na computação quântica como uma substituta da computação clássica. Embora isso possa parecer meio frustrante, o fato é que esse novo método de computação é uma condição necessária para que a humanidade avance em uma série de questões científicas que podem ser traduzidas em dois grandes eixos: possibilidade de simulações complexas e novos e melhores algoritmos de inteligência artificial.

Essas duas melhorias influenciarão áreas como a de criptografia e segurança digital; a de medicina e pesquisa biológica, possibilitando o descobrimento de novas vacinas e medicamentos; a da física computacional, possibilitando o surgimento de novos equipamentos; a da física quântica, possibilitando novos tratamentos médicos; a de previsão de desastres, possibilitando a redução dos danos causados; a de sistemas econômicos, permitindo a melhoria dos incentivos produtivos e os ganhos sociais; a de
sistemas naturais, possibilitando o aprimoramento dos ciclos naturais e a redução dos problemas climáticos e, por fim, a previsibilidade dos efeitos das políticas públicas.

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Em resumo, a corrida pelo desenvolvimento dos computadores quânticos promete transformar a tecnologia da informação e impactar profundamente diversas áreas. Embora dificilmente as pessoas venham a ter computadores quânticos em suas casas, suas capacidades de resolver problemas complexos rapidamente trarão avanços revolucionários em saúde, segurança digital, simulações científicas e políticas
públicas. Ao possibilitar novas descobertas e inovações, os computadores quânticos têm o potencial de melhorar significativamente a qualidade de vida em todo o mundo, impulsionando o progresso e o desenvolvimento tecnológico.