Computação quântica porque é preciso

As opções são claras, ou os computadores ficarão maiores com o passar do tempo, ou a capacidade de processamento será freada junto com a capacidade da computação binária.

Tem se tornado comum nas discussões que ouvimos hoje sobre performance de computadores ou sobre qual será o futuro da inteligência artificial, os ganhos absurdos relacionados ao computador quântico. Mas afinal, o que é a computação quântica? Para responder, considero imprescindível entender como chegamos a essas discussões, pode ser?

O hardware vem evoluindo em velocidade e diminuição do tamanho, mas ninguém se pergunta como isso é possível, e vai aceitando tudo como um conceito do que é novo: deve ser rápido e menor. Mas para que uma maior capacidade de processamento seja possível de se colocar dentro de pequenos espaços, como em celulares, tabletes e notebooks, é preciso diminuir os componentes com a aplicação da nanotecnologia. Mas o que é a nanotecnologia? É aquilo que de tão pequeno, fica mais adequado se trabalhar com a unidade nanômetro, que equivale a 1 metro dividido por 1 bilhão (ou 0,000000001 metro).

Isso significa que um processador no mundo da computação clássica ou computação binária – a que sempre fizemos uso – vai recebendo mais transistores para aumentar a sua capacidade de emular bits (desligado / ligado ou 0 e 1) e assim vai requerendo também um aumento de memória (cache) e maior número de interfaces de barramento para se conectar aos novos e diferentes dispositivos. E tudo isso quase sempre implica em um aumento da complexidade da placa mãe, o ambiente onde se encaixa o processador, o que por consequência deveria demandar um aumento de tamanho, mas a engenharia sempre recorre à diminuição desses componentes, isso tem sido uma missão quase na proporção da melhoria do processamento, e um dos problemas reside exatamente aí.

Não ficou claro, eu sei, mas vai ficar, eu prometo!

Vamos lá, a física quântica é a área da física responsável por estudar as partículas ou em outras palavras, aquilo que está em escala próxima ou menor que a escala atômica (escala dos átomos), sim, e essas partículas não podem ser observadas dentro do paradigma da mecânica clássica que se aplica a coisas que estão visíveis em nosso dia a dia. Então o que acontece é que se há outros paradigmas para coisas na escala atômica, como se comportariam os componentes de um computador se alcançassem esses tamanhos? Se atingissem tamanhos que submetesse seus componentes à mecânica quântica, precisariam acatar novas regras, novas leis e consequências. E esta reflexão já nos afirma que se não progredirmos para a computação quântica, a única saída para a evolução da computação clássica binária estaria no aumento de tamanho de seus componentes, compreende? As opções são claras, ou os computadores ficarão maiores com o passar do tempo, ou a capacidade de processamento será freada junto com a capacidade da computação binária.

Então a caminhada para a computação quântica é uma necessidade, que mesmo que não seja exatamente agora, mas um dia precisará ser. E você deve estar se perguntando sobre quais são exatamente os riscos de se ferir esses limites de tamanho, não é? Na realidade, como os componentes estariam submetidos a outras regras, a da mecânica quântica, o computador precisaria de cuidados especiais para garantir que tudo aconteça dentro de parâmetros controlados, demandando por exemplo, uma temperatura próxima do zero absoluto em kelvin ou –273,15 em graus célsius. Além de cuidados assim, elétrons de um computador quântico obedecem a propriedades mecânicas características da física quântica, como o tunelamento, emaranhamento, salto quântico, sobreposição etc. O computador quântico adota a unidade de informação Qubit ao invés do bit. Mas isso é assunto para um próximo papo. 😊