O que é Computação Quântica?

21 de junho de 2023

Diante da evolução do mercado de TI, empresas buscam por soluções que acompanhem esse movimento. Nesse contexto, a computação quântica aparece como uma alternativa para resolver problemas complexos que as máquinas clássicas não são capazes de solucionar. Os computadores quânticos superam, em muito, a capacidade dos atuais supercomputadores, cujo desempenho é inúmeras vezes superior ao das máquinas comuns.

De acordo com relatório “Mercado de Computação Quântica”, divulgado oela Markets N Research, esse segmento da informática movimentou cerca de US$ 395,4 milhões no ano de 2021, com expectativa de alcançar a marca de US$ 532,91 milhões em 2028. Os dados mostram o potencial de avanço tecnológico e a oportunidade de crescimento de empresas que optarem por implementar soluções de computação quântica.

Assim como termos já conhecidos, como Web 3.0 e edge computing, a computação quântica tem como objetivo permitir que as soluções de TI se encaixem nas complexidades que o atual momento de expansão e transformação tecnológica exige. Lendo esse artigo, você vai saber mais sobre esse conceito e suas características.

O que é computação quântica?

Essa terminologia está relacionada a uma área da ciência da computação que tem como objetivo desenvolver tecnologias baseadas nos princípios da teoria quântica.

Falamos, basicamente, de utilizar recursos da física quântica para solucionar os problemas computacionais mais complexos do que os equipamentos tradicionais, incluindo os supercomputadores, são capazes de resolver.

Isso porque a computação quântica foi criada para o atendimento às demandas dos grandes projetos, que envolvem soluções robustas, de grande porte e capazes de prover soluções em altíssimos níveis de complexidade.

Dentre as atividades do universo da computação quântica, é possível citar processos de fatoração de inteiros e simulações, aplicáveis a setores dos mais diversos, como saúde, farmácia, manufatura, segurança cibernética e finanças.

Um bom exemplo é a parceria entre a Mercedes-Benz e a IBM Quantum, cujo foco é o desenvolvimento de soluções e tecnologias da área de computação quântica. O suporte dos computadores quânticos vem permitindo à fabricante de automóveis projetar baterias mais eficientes que garantam o funcionamento assertivo dos veículos elétricos, inclusive no que diz respeito às perspectivas futuras da categoria.

Relação com a teoria quântica

A teoria quântica, também conhecida como mecânica quântica, é um segmento da física que observa o universo atômico a nível microscópico. São estudos sobre a natureza, os materiais e tudo que compõe o universo em menor escala, dentro dos conceitos do átomo molecular.

A computação quântica, seguindo a mesma linha, se refere a aplicação dos princípios quânticos quanto ao comportamento da matéria, para a solução de problemas computacionais complexos. Enquanto a computação clássica utiliza bits binários de 1s e 0s, a computação quântica utiliza 1s, 0s e 1 e 0, os chamados qubits, de maneira simultânea.

Partindo desse princípio, o computador quântico torna-se muito potente, uma vez que os qubits podem estar em vários estados ao mesmo tempo. Isso acontece por conta de dois princípios norteadores da computação quântica, que são:

  • Sobreposição: relacionado à perspectiva de colocar a informação quântica em um estado que representa todas as configurações possíveis do qubit. Esses grupos de informações sobrepostas podem criar espaços computacionais complexos e multidimensionais, onde se torna viável a representação de problemas computacionais complexos a partir de novas formas;
  • Emaranhamento: que diz respeito ao estabelecimento de correlação no comportamento de duas coisas separadas. Nos computadores quânticos, isso significa que as alterações de um qubit afetam diretamente outro a ele emaranhado. Uma dinâmica que também favorece a descoberta de soluções para problemas complexos.

Detalhando a diferença para a computação clássica
A computação clássica tem como base as ideias propostas pela álgebra Booleana, que opera em um princípio de porta lógica. Nesse tipo de computação, os dados são processados em um estado binário exclusivo a qualquer momento, sendo 1 para ativado ou 0 para desativado.

Dessa maneira, os componentes dos computadores podem estar apenas em um estado a qualquer ponto. Por conta disso, existe uma limitação de velocidade na mudança do estado desses componentes.

Diferente desse conceito, na computação quântica os computadores podem operar com uma porta lógica de dois modos; o que possibilita a transformação de 0 em uma superposição de 0 e 1.

Nesse modelo de computação, elétrons e fótons podem ser utilizados e cada bit pode receber uma carga que age como representação de 0 e 1. A forma como esses bits funcionam são a base para o conceito de computação quântica.

Os principais benefícios de utilizar a computação quântica

São claras as vantagens trazidas pela utilização dos computadores quânticos. Veja algumas das mais evidentes!

» Velocidade: comparados aos computadores clássicos, os computadores quânticos são muito rápidos. Com isso, o modelo tem a capacidade de acelerar atividades e processos que poderiam levar muito mais tempo para serem executados.

» Solução de problemas complexos: a robustez que a solução de computação quântica oferece é capaz de solucionar problemas de alta complexidade, atuando em processos com vários cálculos simultaneamente.

» Simulações: os computadores quânticos podem ser utilizados para desenvolver e executar simulações complexas, a exemplo de sistemas emaranhados, ou seja, com propriedades interligadas.

» Otimizações: o potencial de processar quantidades altíssimas de dados complexos permite que a computação quântica execute aplicações de inteligência artificial, aprendizado de máquina e outras soluções que promovem a otimização de processos.

Limitações da computação quântica

Apesar de ser uma solução que traz inúmeros benefícios às empresas que optarem por utilizar esse modelo, a computação quântica ainda tem suas limitações. Entre os principais pontos que ainda não foram superados na tecnologia quântica, alguns têm destaque:

» Interferência: qualquer ruído na comunicação dos dados pode causar um grande problema nas soluções de computação quântica, uma vez que os menores erros podem colapsar o sistema. Para evitar que isso aconteça, os computadores quânticos devem ser instalados de maneira isolada, distantes de qualquer outro equipamento que possa gerar interferência.

» Correção de erros: outro fator que pode causar o colapso do sistema quântico de computação é o erro de cálculo. Os bits quânticos não são iguais aos bits digitais, por isso, não podem utilizar as ferramentas de correção de erros convencionais. Isso acaba tornando a solução de computação quântica limitada. Nesse sentido, a criação de um algoritmo de correção de erros que utiliza 9 bits, sendo 1 computacional e 8 correcionais, representa um significativo avanço.

» Observância de saída: o conceito de observância de saída está relacionado ao processo de medição do resultado dos qubits. Entretanto, durante essa medição, existe a probabilidade de que um cálculo quântico possa corromper os dados. Um desafio cuja superação tem envolvido, por exemplo, o desenvolvimento dos algoritmos de busca de banco de dados aptos a considerar a curva de probabilidade em computadores quânticos

Ainda que seja uma ideia interessante para trabalhar com grandes soluções, o uso da computação quântica não é assim tão acessível atualmente. Por esse fato, é pouco provável que as empresas tenham seus próprios computadores quânticos. Em vez disso, é mais viável que gestores de TI optem por serviços terceirizados baseados em nuvem com acesso remoto, solução essa oferecida por provedores de serviços.

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