Computação Quântica

Você já ouviu falar em computação quântica? Essa é uma área da ciência que promete revolucionar o mundo da tecnologia, da informação e da comunicação. Mas o que é computação quântica, e como ela funciona? E quais são as suas vantagens, desafios e aplicações? Neste artigo, vamos te explicar 5 coisas que você precisa saber sobre computação quântica, e mostrar como ela pode mudar o seu futuro.

O que é computação quântica?

Computação quântica é o estudo e a utilização dos princípios da mecânica quântica para realizar operações lógicas e matemáticas com dados. A mecânica quântica é a teoria física que descreve o comportamento das partículas subatômicas, como elétrons, fótons e átomos. Essas partículas podem apresentar propriedades estranhas e surpreendentes, como:

• Superposição: a capacidade de estar em mais de um estado ao mesmo tempo, como por exemplo, um elétron que pode girar para cima e para baixo simultaneamente.
• Entrelaçamento: a capacidade de se conectar com outras partículas, de forma que o estado de uma afeta o estado da outra, mesmo que estejam separadas por grandes distâncias.
• Interferência: a capacidade de se combinar ou se anular com outras partículas, de acordo com a sua fase, amplitude e frequência.

Essas propriedades permitem que as partículas quânticas sejam usadas como unidades básicas de informação, chamadas de qubits (quantum bits). Os qubits são diferentes dos bits clássicos, que são usados na computação convencional, e que só podem assumir dois valores: 0 ou 1. Os qubits podem assumir os valores 0 e 1 ao mesmo tempo, ou qualquer combinação linear deles, como por exemplo, 0.60 + 0.81. Isso significa que os qubits podem armazenar e processar muito mais informação do que os bits, e de forma muito mais rápida e eficiente.

Como funciona a computação quântica?

A computação quântica funciona por meio de dispositivos especiais, chamados de computadores quânticos. Esses dispositivos são capazes de manipular os qubits, usando portas lógicas quânticas, que são operações que alteram o estado dos qubits, de acordo com regras matemáticas. As portas lógicas quânticas são análogas às portas lógicas clássicas, que são usadas na computação convencional, mas têm algumas diferenças, como:

• Reversibilidade: as portas lógicas quânticas são reversíveis, ou seja, podem ser desfeitas, recuperando o estado original dos qubits. As portas lógicas clássicas são irreversíveis, ou seja, perdem informação ao serem aplicadas, gerando calor e ruído.
• Linearidade: as portas lógicas quânticas são lineares, ou seja, podem ser combinadas e distribuídas, sem alterar o resultado final. As portas lógicas clássicas são não-lineares, ou seja, dependem da ordem e da posição em que são aplicadas.
• Universalidade: as portas lógicas quânticas são universais, ou seja, podem ser usadas para construir qualquer outra porta lógica quântica. As portas lógicas clássicas são limitadas, ou seja, precisam de um conjunto mínimo de portas lógicas para construir outras portas lógicas.

Usando as portas lógicas quânticas, os computadores quânticos podem realizar algoritmos quânticos, que são sequências de passos que resolvem problemas específicos. Os algoritmos quânticos são diferentes dos algoritmos clássicos, que são usados na computação convencional, e têm algumas vantagens, como:

• Paralelismo: os algoritmos quânticos podem explorar o paralelismo quântico, que é a capacidade de realizar várias operações ao mesmo tempo, usando a superposição dos qubits. Os algoritmos clássicos só podem explorar o paralelismo clássico, que é a capacidade de dividir o problema em partes menores, e usar vários processadores para resolvê-las.
• Probabilidade: os algoritmos quânticos podem usar a probabilidade quântica, que é a medida de certeza sobre o estado dos qubits, que pode variar de 0 a 1. Os algoritmos quânticos podem usar técnicas como a amplificação de amplitude e a interferência construtiva, para aumentar a probabilidade de obter o resultado correto. Os algoritmos clássicos só podem usar a probabilidade clássica, que é a medida de frequência de ocorrência de um evento, que pode ser 0 ou 1. Os algoritmos clássicos precisam usar técnicas como a repetição e a verificação, para reduzir a probabilidade de obter o resultado errado.
• Complexidade: os algoritmos quânticos podem resolver problemas que têm uma complexidade quântica menor do que a complexidade clássica, ou seja, que exigem menos recursos (tempo, espaço, energia, etc.) para serem resolvidos em um computador quântico do que em um computador clássico. Esses problemas são chamados de problemas quânticos, e alguns exemplos são: a fatoração de números grandes, a busca em bancos de dados não-ordenados, a simulação de sistemas quânticos, a criptografia quântica, a otimização quântica, a inteligência artificial quântica, etc.
• Quais são as dúvidas comuns sobre computação quântica?Você pode ter algumas dúvidas sobre computação quântica, e nós vamos tentar respondê-las:
  • • A computação quântica é melhor do que a computação clássica? Não, a computação quântica é diferente da computação clássica, e cada uma tem as suas vantagens e desvantagens. A computação quântica é melhor para resolver problemas quânticos, que são mais complexos e mais difíceis para a computação clássica. A computação clássica é melhor para resolver problemas clássicos, que são mais simples e mais fáceis para a computação quântica. Além disso, a computação quântica tem alguns desafios, como a fragilidade, a decoerência, o ruído, o erro, a correção, a medição, a programação, a escalabilidade, etc., que precisam ser superados para que ela se torne mais prática e acessível.
    • A computação quântica vai substituir a computação clássica? Não, a computação quântica vai complementar a computação clássica, e as duas vão coexistir e se integrar. A computação quântica vai ser usada para resolver problemas específicos, que demandam um alto poder de processamento e uma alta precisão. A computação clássica vai ser usada para resolver problemas gerais, que demandam um baixo custo e uma alta confiabilidade. Além disso, a computação quântica vai precisar da computação clássica para realizar algumas funções, como a entrada, a saída, o controle, a interface, a comunicação, etc., que são mais simples e mais eficientes na computação clássica.
    • A computação quântica vai mudar o mundo? Sim, a computação quântica vai mudar o mundo, pois vai abrir novas possibilidades e oportunidades para a ciência, a tecnologia, a informação e a comunicação. A computação quântica vai permitir que sejam feitas descobertas e inovações em áreas como a física, a química, a biologia, a medicina, a matemática, a engenharia, a computação, a criptografia, a otimização, a inteligência artificial, etc., que podem trazer benefícios para a humanidade, como a cura de doenças, a geração de energia, a proteção de dados, a melhoria de produtos, a criação de arte, etc. No entanto, a computação quântica também vai trazer desafios e riscos para a sociedade, como a quebra de segurança, a perda de privacidade, a desigualdade de acesso, a ética de uso, a responsabilidade social, etc., que precisam ser discutidos e regulados para que ela se torne mais segura e justa.

   

  A computação quântica é uma área da ciência que promete revolucionar o mundo da tecnologia, da informação e da comunicação. Neste artigo, nós te explicamos 5 coisas que você precisa saber sobre computação quântica, e mostramos como ela funciona, quais são as suas vantagens, desafios e aplicações, e como ela pode mudar o seu futuro. Esperamos que você tenha gostado e aprendido algo novo. Se você tiver alguma dúvida, sugestão ou opinião, deixe um comentário abaixo. Obrigado pela sua atenção e até a próxima.