Computação quântica é a nova "corrida" do governo

Computação quântica é a nova "corrida" do governo e da indústria

Ciência propõe o uso de Mecânica Quântica para realizar processamento computacional, com aplicações em segurança, big data, inteligência artifical e analytics

Segundo o jornal Washington Post, a Agência Nacional de Segurança americana (NSA) está gastando cerca de US$ 80 milhões em pesquisas básicas sobre computação quântica (quantum computing) com a finalidade de construir um computador capaz de quebrar senhas e criptografia.

Mas o dinheiro de pesquisa da NSA poderá, em último caso, ajudar a viabilizar comercialmente a tecnologia e, quem sabe, torná-la acessível em ambiente de cloud computing.

A informação sobre a pesquisa foi publicada pelo jornal depois de ter sido vazada por Edward Snowden. Embora possa criar outra situação desconfortável no estilo Big Brother para a NSA, a questão mais importante é se o governo americano, como um todo, está gastando o suficiente para pesquisar sobre computação quântica.

Os Estados Unidos não estão sozinhos nessa área. O governo do Reino Unido recentemente anunciou planos de investir US$ 444 milhões para criar cinco centros de computação quântica. O Canada Institute for Quantum Computing tem mais de dez anos de idade. China, Rússia e vários países da Europa estão todos investindo em pesquisas quânticas.

"É a corrida acadêmica do momento", diz Earl Joseph, um analista da IDC, que lembra que a agência de defesa tem financiado esforços em torno da computação quântica por pelo menos uma década. "O objetivo é financiar pesquisa básica e fazer novas descobertas que podem ser úteis para a defesa e a segurança nacional", diz Joseph.

Christopher Willard, chefe de pesquisa do Intersect360 Research, vê os investimentos da NSA como um reconhecimento parcial de que a Lei de Moore está realmente no fim e que não mais está entregando melhorias regulares no ciclo de vida dos processadores.

Se a capacidade de montar sistemas de alto desempenho com tecnologias comerciais atuais está diminuindo,"o mercado deveria, então entrar numa nova fase de experimentação e inovação em arquitetura de computadores", diz Willard. A computação quântica seria apenas um exemplo dessa mudança.

O que é computação quântica

Ainda considerada uma ciência experimental, a Computação Quântica estuda o uso da Mecânica Quântica para realização de processamento computacional. Um computador normal usa linguagem binária na qual os bits são descritos como sendo 0 ou 1. Um computador quântico usa partículas subatômicas (qubits) que podem representar os estados 0 ou 1 ou ambos os estados simultaneamente.

Isso quer dizer que, ao invés de fazer um cálculo depois do outro, o processamento pode aumentar exponencialmente. Dois qubits podem manter quatro estados distintos e 10 qubits podem manter 1.024 estados.

Há diferentes modelos para construir computadores quânticos, mas ninguém ainda concordou com um método único. É preciso um bocado de pesquisa para desenvolver um sistema que possa utilizar, por exemplo, o algoritmo de Shor (nome vem do pesquisador do MIT Peter Shor) que ajudaria a quebrar códigos de criptografia.

É difícil estimar quanto os Estados Unidos gastaram até agora com pesquisas ligadas à tecnologia quântica porque o dinheiro para os investimentos vem de múltiplas agências e sua origem é censurada. Mas em maio de 2013, a Google, NASA e a associação Universities Space Research Association começaram uma pesquisa colaborativa e estão usando computadores quânticos desenvolvidos pela D-Wave Systems, a única fabricante mundial de tais computadores até agora.

Nuvens quânticas

O tipo de sistema que a D-Wave desenvolveu tem larga aplicação em problemas de big data e analytics e em áreas como aprendizado de máquina, diz Vern Brownell, CEO da D-Wave. Por exemplo, a Google estaria interessada em usar técnicas de inteligência artificial para desenvolver algoritmos melhores para busca de imagem. Isso também pode ser usado para modelagem de dados financeiros, pesquisa sobre câncer e solução de problemas lógicos difíceis, diz ele.

Segundo Brownell, a computação quântica deveria funcionar, em última instância, como um tipo de coprocessador e não como um substituto direto dos sistemas clássicos de computação. Na nossa "visão de futuro", diz Brownell, "haverá recursos de computação quântica disponíveis na nuvem". Será um tipo de campo de provas, disponível para qualquer tipo de desenvolvedor que queira resolver um problema particularmente difícil, como por exemplo aprendizado de máquinas.

Joseph, da IDC, também vê operações de computação quântica funcionando em conjunto com computadores convencionais - com potencial para ser um recurso poderoso de cloud computing. A computação quântica pode rapidamente prover espectros e probabilidades, mas para reduzir esses dados a uma resposta final é preciso usar também um sistema clássico de computação.

A computação quântica não é um substituto para computação de alto desempenho ou exascale, apesar de sua velocidade potencial, diz Steve Conway, analista da IDC. Ele 
Quantum computing is a new " race " of government and industry


Science proposes the use of quantum mechanics to perform computational processing , with applications in security , big data , analytics and artificial intelligence
According to the Washington Post , the National Agency for American Security ( NSA ) is spending about $ 80 million in basic research on quantum computing ( quantum computing ) in order to build a computer capable of cracking passwords and encryption .
But the research money NSA may, ultimately, help commercially viable technology and perhaps make it accessible in the cloud computing environment.
Information about the study was published by the newspaper after being leaked by Edward Snowden . While it may create another uncomfortable situation in Big Brother for the NSA , the most important question is whether the U.S. government as a whole , are spending enough to research on quantum computing .
The United States is not alone in this area . The UK government recently announced plans to invest $ 444 million to create five centers of quantum computing . The Canada Institute for Quantum Computing has over ten years of age. China, Russia and several European countries are all investing in quantum research.
" It is the academic race of the moment ," said Earl Joseph , an analyst at IDC , who recalls that the defense agency has funded efforts on quantum computing for at least a decade . "The goal is to fund basic research and make new discoveries that can be useful for defense and national security," says Joseph .
Christopher Willard , head of research at Intersect360 Research , sees investments NSA as a partial recognition that Moore's Law is really over and that no more is delivering regular improvements in the lives of the processors cycle.
If the ability to assemble high performance systems with current commercial technologies is diminishing , "the market should then enter a new phase of experimentation and innovation in computer architecture ," says Willard . Quantum computing would be just one example of this change .
What is quantum computing
Still considered an experimental science , quantum computing studies the use of quantum mechanics to perform computational processing . A typical computer uses a binary format in which bits are described as being 0 or 1. A quantum computer uses subatomic particles ( qubits ) that can represent the states 0 or 1 or both states simultaneously.
This means that rather than perform a calculation after the other , processing may increase exponentially. Two qubits can hold four distinct states and 10 qubits can hold 1,024 states .

There are different models to build quantum computers , but no one has yet agreed to a single method. It takes a bit of research to develop a system that can be used , for example , Shor's algorithm ( named after the MIT researcher Peter Shor ) would help break encryption codes .
It is difficult to estimate how much the U.S. has spent so far with research related to quantum technology because the money for investment comes from multiple agencies and their origin is censored . But in May 2013 , Google , NASA and the Universities Space Research Association Association began a collaborative research and are using quantum computers developed by D - Wave Systems , the world's only manufacturer of such computers so far.

quantum clouds
The type of system that the D -Wave has developed wide application in problems of big data and analytics and in areas such as machine learning , says Vern Brownell , CEO of D -Wave . For example , Google would be interested in using artificial intelligence techniques to develop better algorithms for image search . This can also be used for modeling financial data , research on cancer and solving difficult logic problems , he says .
According to Brownell , quantum computing should work , ultimately , as a kind of coprocessor and not as a direct replacement of the classic computer systems . In our " vision for the future ," says Brownell , " there will be quantum computing resources available in the cloud ." It will be a kind of proving ground , available to any developer who wants to solve a particularly difficult problem, such as machine learning .
Joseph , IDC also sees quantum computing operations working together with conventional computers - with the potential to be a powerful feature of cloud computing . Quantum computing can quickly provide spectra and probabilities , but to reduce these data to a final response is also necessary to use a classic computer system .

Quantum computing is not a substitute for high-performance computing and exascale , despite its potential speed , said Steve Conway , IDC analyst . it