Explorando o Universo Quântico: Os Desafios e Promessas dos Computadores Quânticos

Hoje tive o prazer de ler um artigo incrível do Julio Lima (PMP, MBA, ACE) , um líder influente na área de gestão e tecnologia que admiro muito e de quem aprendi bastante. Isso me inspirou a contribuir também, abordando o tema de computadores quânticos aqui com vocês.

Atualmente, ainda não temos computadores quânticos plenamente funcionais, mas já existem estudos sobre como seria tê-los e as possibilidades revolucionárias que eles trariam. Certamente, muitos paradigmas seriam quebrados, e uma corrida tecnológica pela inovação seria iniciada. Os computadores quânticos, por sua própria natureza, têm potencial para desestabilizar a criptografia moderna que conhecemos, o que representa um risco significativo para informações bancárias e outras aplicações confidenciais. Embora não seja minha área de especialização, gostaria de citar Thiago Velloso , especialista em criptografia e segurança da informação, que poderia oferecer comentários relevantes sobre esse assunto.

Falando especificamente sobre os computadores quânticos, existem alguns protótipos, como os desenvolvidos pelo Google e IBM. No entanto, o maior desafio está na engenharia e arquitetura dessas máquinas, que ainda são verdadeiros "monstros".

Após observarem a imagem, faço um acréscimo importante aqui, Toda essa gigantesca estrutura ocorre, principalmente porque os QUBITs (bits quânticos) precisam ser isolados do mundo exterior. O conceito que permite a sobreposição de estados 0 e 1 simultaneamente é uma das bases da computação quântica, mas também traz um problema intrigante: quando observados, os objetos quânticos perdem suas propriedades quânticas. Isso pode ser ilustrado pelo famoso exemplo do gato de Schrödinger, que só estaria vivo ou morto quando abríssemos a caixa para observá-lo.

O paradoxo do gato de schrödinger consiste na experiência de um gato em uma caixa lacrada, acompanhado de uma fonte radioativa, um medidor de radiação e um frasco de veneno. Se o átomo radioativo emitir radiação, o medidor vai identificar e quebrar o frasco, liberando o veneno e matando o gato. Mas, há a possibilidade do átomo não emitir radiação e o gato permanece vivo, aqui temos uma conta de 50% para cada alternativa, logo, enquanto a caixa está fechada o gato está vivo e morto ao mesmo tempo. Esse é o conceito da sobreposição quântica (2 alternativas) simultâneas, já que sem abrir a caixa não sabemos qual o real estado do gato. 

Por isso, ainda não existe um padrão de criação para esses computadores, primeiro pela necessidade de altas temperaturas para manutenção e isolamento dos componentes e estamos falando aqui de um desafio quase do nível de criogenia e uma tecnologia de engenharia que talvez esteja apenas no primeiro passo da evolução. Sobre o desafio da criogenia, esse é dado já que o comportamento quântico da interações das moléculas precisa de altas temperaturas. Destacamos ainda que para os algoritmos coisas como temperatura, luz do ambiente e observadores, tudo isso pode mudar o "comportamento quântico" e logo sua funcionalidade.

Isso instiga um debate maior ainda sobre o tema, de se um computador quântico é viável em termos de preço, tecnologia de uso e valores reais para a sociedade.

Claro que no universo da experimentação mental e em conceitos matemáticos, as oportunidade são infinitas como por exemplo: Testar o comportamento de um remédio x consequências nas moléculas do corpo, testar uma receita com dois (02) ingredientes ao mesmo tempo e descobrir em tempo real qual a melhor combinação, verificar combinações químicas e de criação de novos elementos. As experiências mentais são muitas, já as táteis por hora, nem tanto.

Vale dizer também, que hoje ainda temos a necessidade de um computador clássico como guia para correção de erros do computador quântico, digo erros no sentido de passar às informações, pois essas precisam ser muito precisas e o único modelo de correção dos erros de instruções passadas, ainda é um computador clássico monitorando a execução de um computador quântico. Então, além de ser algo extremamente satisfatório de ser pensado e teorizado, ainda estamos na ideação de como seria construir um computador quântico de fato eficiente.

Deixo o convite colaborativo para todos que queiram discutir e atualizar informações sobre o tema aqui nos comentários, vocês são muito bem vindos.