Computador quântico: teste feito, uso no mundo real muito longe
Na computação clássica, o calor conspira com o tempo para impor restrições ao possível. Na era dos tubos de vácuo, cálculos demorados não podiam ser concluídos porque o equipamento poderia queimar.
Em meados de setembro, um artigo de pesquisa de autoria de cientistas de 14 instituições e laboratórios, liderados pelo Google AI Quantum em Mountain View, apareceu em um site da NASA. (Fonte: Googleblog) O governo não precisa mais se agitar para ter acesso a comunicações seguras nas redes sociais, porque o computador quântico, cujo a chegada acaba de ser reivindicada , tornará a segurança criptográfica redundante.
O que é reivindicado e disputado
Em meados de setembro, um artigo de pesquisa de autoria de cientistas de 14 instituições e laboratórios, liderados pelo Google AI Quantum em Mountain View, apareceu em um site da NASA e desapareceu enigmaticamente, deixando as comunidades científicas e matemáticas inquietas em seu rastro. Sua empolgação não era injustificada, porque o jornal havia afirmado supremacia quântica - o desenvolvimento de uma máquina quântica chamada Sycamore que pode resolver problemas que os computadores clássicos não podem, por razões práticas.
Na computação clássica, o calor conspira com o tempo para impor restrições ao possível. Na era dos tubos de vácuo, cálculos demorados não podiam ser concluídos porque o equipamento poderia queimar. Os circuitos integrados de semicondutores modernos também geram calor, não o suficiente para queimar, mas o suficiente para desacelerar. O Google afirma que Sycamore solucionou um problema em cerca de 200 segundos que levaria um supercomputador de primeira linha por cerca de 10.000 anos. Os resultados - no artigo que havia desaparecido enigmaticamente - apareceram formalmente na Nature na quarta-feira, cimentando a afirmação de que um limiar na computação, antecipado desde que Paul Benioff, Richard Feynman e Yuri Manin abriram a discussão na década de 1980, foi ultrapassado.
Enquanto isso, pesquisadores da IBM desafiaram a descoberta do Sycamore, sustentando que o computador clássico atrasou 10.000 anos porque foi configurado de forma ineficiente. Chutar os pneus e limpar os bujões, eles argumentaram, fecharia a lacuna com os punhos cerrados. O assunto permanece em suspenso até que a IBM replique o teste de benchmark. De acordo com o método da ciência, a questão permanece aberta até que publique suas próprias descobertas.
Estados múltiplos
Desde que o primeiro-ministro canadense Justin Trudeau expôs Computação quântica para um irritante jornalista do Perimeter Institute of Theoretical Physics, nada mais resta a ser explicado. Basta dizer que, enquanto as máquinas clássicas processam bits de informação representados pelos estados 0 e 1, representando ligado e desligado, as máquinas quânticas manipulam qubits ou bits quânticos. Eles têm duas propriedades que podem processar dados de ordens superiores de magnitude - superposição e emaranhamento.
Embora a natureza dos mundos quântico e bruto sejam fundamentalmente diferentes, eles podem ser ilustrados pela analogia do gato de Schrödinger, um animal infeliz preso em uma caixa com algo potencialmente letal, como uma lata de gás tóxico. No mundo grosseiro, presumimos que o gato está vivo até que o gás seja liberado, após o que está morto. Mas, no nível quântico, os fenômenos entram em colapso em um estado apenas quando são observados. Em todas as outras ocasiões, eles existem em todos os estados possíveis. O gato é visto como morto ou vivo apenas quando o observador abre a caixa. Em todas as outras ocasiões, ele está vivo e morto, em um estado de superposição. Além disso, se o gato pode disparar o gás acidentalmente, seu estado e o do canister estão inextricavelmente ligados.
Isso é emaranhamento, que Einstein chamou de ação fantasmagórica à distância. Duas partículas subatômicas emaranhadas poderiam estar a anos-luz de distância e, ainda assim, estar ligadas. Os computadores quânticos usam essas duas propriedades para atingir velocidades e espaços computacionais que derrotariam uma máquina clássica, codificando dados em estados quânticos e realizando operações quânticas neles.
Sundar Pichai com um dos computadores quânticos do Google no laboratório de Santa Bárbara, Califórnia, EUA. (Foto via Reuters) Milhas para ir
O que a chegada da computação quântica significa para você e para mim? Não muito. Não imediatamente. Porque Sycamore só realizou um teste de benchmark que não tem uso no mundo real, e o Google não pode implantá-lo para alcançar o domínio do mundo na próxima semana. Mesmo que tenha demonstrado supremacia quântica, pode levar anos ou décadas para que a tecnologia esteja disponível gratuitamente.
Qubits são estáveis apenas em temperaturas criogênicas, e apenas governos e grandes corporações podem esperar manter um computador quântico nas instalações. O resto de nós teria que depender da computação em nuvem e do software como serviço. Não é o equipamento mais brilhante se você deseja hackear o Gmail, por exemplo.
Mas, inicialmente, governos e corporações seriam os únicos usuários da computação quântica, porque somente eles estão interessados nas perguntas que ela responde. O computador quântico foi postulado por Feynman para modelar sistemas quânticos. Agora, ele será usado em laboratórios para modelar sistemas que existem no mundo real apenas em condições extremas, como no Large Hadron Collider.
Um componente do Quantum Computer do Google no laboratório de Santa Bárbara, Califórnia, EUA. (Foto via Reuters) Os laboratórios seriam capazes de produzir trabalho de ponta sem ter que investir em infraestrutura de grande escala e podem não ter que colaborar entre nações e continentes. Os computadores quânticos também seriam úteis para tarefas que lidam com grandes quantidades de dados. A mineração de dados e a inteligência artificial seriam os principais beneficiários, junto com as ciências que lidam com grandes volumes de dados, da astronomia à linguística.
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O lado obscuro
O lado negro da computação quântica é o efeito perturbador que terá na criptografia criptográfica, que protege as comunicações e os computadores. A criptografia depende de números primos muito grandes, que servem como sementes a partir das quais as chaves criptográficas são geradas e trocadas pelas partes de uma conversa. Funciona porque a criptografia e a descriptografia são operacionalmente assimétricas. É mais fácil para um computador multiplicar números primos muito grandes do que fatorar um produto até seus primos constituintes. Esse diferencial mantém suas mensagens do WhatsApp privadas, mas se as chances fossem igualadas por computadores exponencialmente poderosos, a privacidade online estaria morta.
A tecnologia nem sempre é a solução. Freqüentemente, isso cria novos problemas e a solução está na lei. Muito depois do nascimento das mídias sociais e da inteligência artificial, agora existem demandas para regulamentá-las. Seria prudente desenvolver uma estrutura regulatória para a computação quântica antes que ela se tornasse amplamente disponível. É uma tecnologia transformadora cujos usos futuros, em um amplo espectro de setores, desde a análise de dados à geopolítica, não podem ser totalmente previstos. Nesse sentido, é mais como a tecnologia nuclear, que foi regulamentada por um regime global 23 anos depois de Hiroshima pelo Tratado de Não Proliferação. Seria útil regular a computação quântica agora, ou pelo menos definir os limites de seu uso legítimo.
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