O que é computação quântica e como funciona um computador quântico
Essa tecnologia tem sido indicada como uma das maiores apostas para os próximos anos, mas será que a computação quântica resolverá todos os problemas da humanidade?
A computação quântica é a aposta que promete revolucionar a tecnologia nos próximos anos. Ela foi assunto no Web Summit Rio 2024 e continuará sendo tema no próximo evento da Prensa — o APICON 2024.
Desde meados do século passado, a computação quântica vem sendo pesquisada a partir dos estudos e descobertas de vários cientistas do século XX a respeito da mecânica quântica. Em 1985, David Deutsch, físico israelense da Universidade de Oxford, estabeleceu os fundamentos para os computadores quânticos. Ele propôs um modelo de máquina de Turing quântica e, de lá para cá, os avanços na construção de computadores só aumentaram.
No artigo abaixo abordaremos: o que é a computação quântica, como ela funciona, como um computador quântico opera, as vantagens e desvantagens dessa tecnologia, as diferença entre IA e computação quântica e o cenário da computação quântica no Brasil.
O que é computação quântica
A computação quântica é realizada a partir dos princípios da mecânica quântica, e se distingue da teoria que a originou por inovar na forma de processar informações. Um computador quântico tem uma tecnologia que permite resolver problemas e processar dados em uma velocidade muito superior à de outros tipos de computadores. A capacidade dos computadores quânticos permite inovações nas mais variadas áreas, de saúde à logística.
Enquanto computadores clássicos operam de acordo com bits clássicos, cujo estado pode ser 0 ou 1 (unidades binárias), um computador quântico opera a partir de qubits (unidade básica de informação da computação quântica), estes atuam sob o princípio da superposição. Esse princípio significa que ambos estados 0 e 1 coexistem simultaneamente, o que cria uma multiplicidade de resultados.
Uma metáfora para explicar a diferença entre bits e qubits é: o bit representa os dois lados de uma moeda que podem sair quando você a joga no ar, e o qubit é representado pelo momento em que a moeda está girando no ar.
Como um computador quântico opera
Os qubits revelam possibilidades mais amplas de atuação para o computador quântico, algumas delas são:
Simulação quântica
Computadores quânticos têm capacidade de modelar outros sistemas quânticos, o que permite que eles naveguem pela complexidade e ambiguidade que gera sobrecarga nos computadores tradicionais. Na prática, isso significa que sistemas quânticos conseguem modelar fotossíntese, supercondutividade e até formar moléculas mais complexas.
Criptografia
A criptografia é um dos recursos mais utilizados para proteção e segurança de dados. Esse processo é muito complexo e cercado de problemas — problemas estes que um computador quântico consegue solucionar com mais eficiência que um computador tradicional devido à sua velocidade de processamento de dados.
Otimizações
A computação quântica é capaz de desenvolver algoritmos inspirados no computadores clássicos e encontrar soluções para problemas de difícil solução. A otimizações a partir dos recursos da computação quântica permite encontrar melhores caminhos para gerenciar os sistemas complexos, como a entrega de pacotes, armazenamento de energia e fluxos de tráfego, por exemplo.
Machine Learning quântico
Machine learning é um processo relacionado ao aprendizado da máquina independentemente e a partir dos algoritmos associados ao seu funcionamento. Esse é um processo que pode muitas vezes ser lento e de alto custo e, por isso, inviabilizar a operação. O machine learning quântico consiste na implementação de programas de software quânticos para que esse processo seja mais rápido e, assim, menos oneroso.
Essas possibilidades revelam como a computação quântica pode ser uma aliada na segurança. A velocidade com que uma fraude bancária, por exemplo, é identificada ainda é lenta o que corrobora para que a atuação em relação a isso também seja, a computação quântica pode ser uma ferramenta a auxiliar na agilidade nessa identificação e na prevenção de eventuais brechas que tornam as fraudes possíveis.
Diferenças entre computação quântica e IA
Nesse cenário de inovações tecnológicas algumas palavras ganham destaque e muitas vezes são tratadas como sinônimos. Mas é importante deixar claro que computação quântica e Inteligência Artificial (IA) não são sinônimos, apesar de se inter-relacionarem.
IA é um tipo de sistema desenvolvido para rodar em computadores com uma tentativa de reproduzir a inteligência humana e superá-la. Já a computação quântica é uma nova tecnologia que exige novas linguagens de programação. Ela não se refere apenas a um sistema ou plataforma e sim ao desenvolvimento de novos aparelhos a partir de lógicas diferentes.
Os computadores quânticos podem trabalhar em concordância com a IA, mas ambas tecnologias também têm aplicações independentes.
Como a computação quântica é usada no Brasil
A presença da computação quântica no Brasil é marcada pela parceria de empresas brasileiras junto a IBM, que pretendem trazer o primeiro computador quântico ao Brasil em 2025. Além dessa ação, também existem empresas como o Bradesco que tem uma parceria junto à Universidade de São Paulo (USP) para o desenvolvimento de pesquisas e projetos sobre a computação quântica.
Até o momento, os esforços no país têm sido destinados principalmente à área de processamento de dados — como no caso do Bradesco, dados bancários. A expectativa não é que a computação quântica substitua serviços e formas de ação, mas que ela auxilie na otimização e eficiência de processos trazendo novas soluções para diferentes mercados brasileiros.
A computação quântica é tema relevante em todo o cenário da tecnologia e, por isso, assunto a ser discutido em um dos maiores eventos de tecnologia do país: o APICON 2024 — o principal congresso de APIs, Inovação e Transformação Digital do Brasil.
Na edição deste ano, a cientista de dados sênior, chefe do conselho global de Ciência de Dados na IBM, Ana Paula Appel será uma das painelistas e investigará o tema "Quantum Computing is The Next Revolution".