O que é computação quântica?

A computação quântica é uma nova forma de processamento de informação que utiliza os conceitos fundamentais da mecânica quântica para realizar cálculos.

O poder da computação quântica está baseado nos pilares da interferência e entrelaçamento que destacam os aspectos ondulatórios e de partícula da matéria, porém representados no computador.

O computador clássico que conhecemos opera em bits. O bit clássico só pode ser encontrado em 0 ou 1 isso quer dizer que o processamento da informação é sequencial.

Na computação quântica, o elemento central é qubit (abreviação de bit quântico) que assume o estado 0,1, ou ambos ao mesmo tempo o que faz o processamento ser simultâneo.

INTERFERÊNCIA

Um bit quântico, ou qubit, pode representar 0,1 ou combinações lineares de ambos. Essas combinações lineares são conhecidas como superposição. Fenômeno esse que chamamos de interferência. A interferência pode ser construtiva ou destrutiva.

Quando duas ondas estão na mesma região do espaço, acontece a interferência, que resulta em outra onda com frequência e amplitude diferente.

Duas ondas e amplitudes se somam em fase: 1+1 = 2

Duas ondas e amplitudes se cancelam fora de fase: 1+1 = 0

Duas ondas e amplitudes têm fase arbitrária: 1+1 = 0 a 2

Para ficar mais claro o que estou explicando vou utilizar o cancelamento de ruído. É realizado quando usamos o princípio da superposição e o princípio da interferência para diminuir a amplitude de ruído indesejado gerando um tom de aproximadamente a mesma frequência e amplitude.

Um cálculo em um computador quântico ocorre de maneira muito semelhante ao cancelamento de ruído. Primeiramente o computador analisa todas as possibilidades possíveis, ou seja ele fica em um estado de superposição. Isso é usado de entrada para um circuito quântico que interfere nos componentes da superposição de acordo com o algoritmo que foi escrito. O que resta após o cancelamento das amplitudes e fases de entrada é a solução para o cálculo feito pelo circuito quântico. Isso significa que em estado de superposição e aumentando a frequência do resultado esperado a probabilidade (possibilidade) de se obter o resultado que se espera aumenta. Assim se a intensidade da onda for baixa a probabilidade de encontrar o resultado é baixo. Assim é o fenômeno da interferência em computador quântico.

ENTRELAÇAMENTO

O segundo princípio utilizado na computação quântica é o entrelaçamento. O entrelaçamento é o fenômeno quântico que ocorre quando pares ou grupos de partículas interagem de forma que o estado quântico de cada partícula não possa ser descrito de forma independente do estado do outro mesmo quando estão separadas em uma grande distância. Um estado quântico deve ser descrito para o sistema como um todo. Isso se aplica a estados quânticos multi-qubits porque são entrelaçados. Por exemplo, estados entrelaçados entre qubits podem ser usados para teletransporte quântico, onde um estado entrelaçado compartilhado de dois qubits pode ser manipulado para transferir informações de um qubit para outro, independentemente da proximidade física dos qubits.

Eu poderia deixar esse artigo mais longo, porém a minha intenção é apenas compartilhar um texto introdutório e não técnico para você que está começando ou quer entender um pouco mais sobre esse assunto maravilhoso!

Fontes de pesquisa para escrever este artigo:

Qiskit

Computação Quântica: a realidade de uma nova era / Claude Falbriard, Ines Brosso. - Rio de Janeiro : Alta Books, 2020.