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Computação quântica: o que é esta área da ciência e para que ela serve? 

Nesta quarta-feira, o Google afirmou ter alcançado um feito histórico: foi capaz de fazer seu computador quântico realizar uma operação impossível para uma máquina comum, chegando à supremacia quântica – mas afinal, qual a utilidade disso? 

Por Agências
Atualização:
Chip quântico do Google de 53 qubits Foto: Google/Divulgação

Nesta quarta-feira, 23, um novo e grande passo foi dado por um time de pesquisadores liderados pelo Google: em um artigo publicado na prestigiosa revista Nature, eles disseram ter sido capazes de fazer com que um computador quântico conseguisse realizar um cálculo complexo em torno de 200 segundos. O mesmo cálculo, afirma o texto, seria realizado em mais de 10 mil anos por um supercomputador “clássico”. 

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Assim, o Google teria atingido a supremacia quântica, fronteira da ciência na qual um computador que usa as propriedades de partículas subatômicas faz um trabalho impossível para uma máquina que apenas faz operações binárias. Mas o que isso realmente significa no contexto da pesquisa e quando a computação quântica nos afetará? Aqui está uma explicação:

O que há de diferente na computação quântica? 

Computadores convencionais usam ‘bits’ – conjuntos dos algarismos um e zero – como base em seus cálculos. Em termos simples, eles representam ‘sim’ e ‘não’ ou ‘ligado’ e ‘desligado’. Em combinação, os bits podem ser usados para lidar com tarefas lógicas.

A computação quântica utiliza uma propriedade de partículas subatômicas nas quais elas podem existir simultaneamente em diferentes estados. Um bit quântico, ou qubit, pode, portanto, ser um e zero ao mesmo tempo. No jargão, isso é chamado de superposição.

O que torna os computadores quânticos tão poderosos? 

Outra propriedade das partículas subatômicas é que elas se entrelaçam – o que significa que elas podem influenciar o comportamento uma da outra de maneira observável.

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A combinação do entrelaçamento com a superposição leva a aumentos exponenciais no poder de computação a cada qubit adicional. 

O processador Sycamore, projetado pelo Google, tinha 54 qubits dispostos em uma grade bidimensional. No experimento, apenas 53 deles funcionaram durante os testes – ainda o suficiente para produzir um resultado bem-sucedido.

O que é supremacia quântica? 

A supremacia quântica é um Santo Graal para os pesquisadores da área: é quando o potencial superior da computação quântica é finalmente alcançado na prática - substituindo efetivamente as formas existentes de computação.

Por que demorou tanto tempo para se chegar a este ponto? 

Físicos vêm falando sobre computação quântica há mais de 30 anos, mas os desafios de fazê-la funcionar são assustadores. Os qubits precisam ser resfriados até um pouco acima do zero absoluto para reduzir o ‘ruído’ – ou vibração – que gera erros nos cálculos feitos por um computador quântico.

Os pesquisadores do Google, ao resolver o problema com um alto grau de fidelidade, ou precisão, podem razoavelmente afirmar que alcançaram um marco significativo, dizem os físicos.

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Isso significa que computadores tradicionais serão ultrapassados? 

Críticos, incluindo a rival IBM, dizem que o Google está exagerando em sua conquista e criando a impressão enganosa de que os computadores quânticos efetivamente tornarão todos os computadores convencionais obsoletos.

Ao adicionar armazenamento em disco, o supercomputador Summit, fabricado pela IBM, poderia resolver o problema de números aleatórios do Google em no máximo dois dias e meio, com maior precisão, diz a empresa. A tradicional fabricante de eletrônicos, porém, ainda não forneceu provas de que isso seria de fato possível. 

Os céticos também argumentam que o Google resolveu apenas uma tarefa muito restrita e que a computação quântica ainda está muito longe do uso prático. No mundo real, os computadores quânticos provavelmente trabalharão em conjunto com os computadores clássicos, fazendo uso de seus respectivos pontos fortes.

O que vem depois? 

Pesquisadores da equipe de pesquisa de inteligência artificial do Google veem possíveis usos para a computação quântica em áreas como aprendizado de máquina e ciência de materiais e química. Eles admitem, no entanto, que será necessária uma precisão ainda maior para trazer essas aplicações ao mundo real.

Enquanto isso, experts em criptografia já estão se preparando para o dia em que os computadores quânticos possam ser usados para decifrar os códigos utilizados, por exemplo, para garantir o acesso online a contas bancárias. Portanto, mesmo antes de a computação quântica se tornar amplamente utilizada, a ‘criptografia pós-quântica’ já está aqui.

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O Google está na liderança da computação quântica? 

O Google, com seu título de ‘supremacia quântica’, está reivindicando a liderança no campo, mas a IBM é uma rival próxima. A pesquisa aplicada está crescendo e as startups estão surgindo também. Hoje, já é possível reservar períodos de tempo para utilizar um computador quântico conectado a um servidor em nuvem para fazer o trabalho de pesquisa.

A China, que investiu pesado em áreas como inteligência artificial, também apoia a computação quântica, abrindo outra frente em sua guerra fria comercial e tecnológica com os Estados Unidos.

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