Mas como é que um computador quântico funciona?
Você provavelmente já viu algumas
pessoas – incluindo nós – falando sobre computadores quânticos há algum tempo.
Mas isso não significa necessariamente que você sabe como eles funcionam.
Felizmente, este vídeo aqui pode ajudar.
Ele vai do básico, explicando
como um bit quântico – o qubit – pode carregar mais informações do que um bit
normal, e como usar isso para chegar a uma enorme potência computacional.
Tudo isso se baseia na física
quântica: ela explica o comportamento de partículas menores do que átomos, que
não funcionam exatamente do jeito que você aprendeu na escola.
Dois valores ao mesmo tempo
Ela se baseia em alguns
princípios quase anti-intuitivos, que desafiam a mente. Por exemplo, a
sobreposição quântica: uma partícula pode assumir dois estados diferentes ao
mesmo tempo. Você não pode se virar simultaneamente para dois lados opostos –
mas um elétron, por exemplo, sim.
Este é o conceito básico da
computação quântica. O computador – ou tablet ou smartphone – que você está
usando agora faz operações usando bits clássicos, que assumem os valores 0 ou
1. Um computador quântico, por sua vez, usa qubits que podem assumir os valores
0 e 1 ao mesmo tempo. É por isso que eles prometem ser mais potentes que os
computadores tradicionais.
É algo que o cérebro tem
dificuldade em compreender. Como dois valores diferentes podem ocupar o mesmo
espaço? Porque na mecânica quântica, isso não é impossível. Na verdade, este é
um dos seus princípios básicos: as partículas existem em todos os seus estados
ao mesmo tempo. (Porém, quando medidas ou observadas, você só encontrará um dos
estados – já conhece o gato de Schrödinger?)
Tudo isso é chocante, eu sei. Mas
como isso pode ser aplicado na computação?
Qubits e computação quântica
Certas partículas subatômicas,
como o elétron, podem ser usadas como um bit quântico. Todo elétron funciona
como um pequeno ímã, e reage a um campo magnético: ele se alinha ao campo, como
se fosse a agulha de uma bússola. Essa propriedade se chama “spin”.
Se ele segue a direção do campo, ele
tem “spin down”; se ele segue a direção oposta; ele tem “spin up”. Estes são
basicamente os valores 0 e 1 da computação tradicional. Mas, como você agora
sabe, o elétron pode assumir os estados “spin down” e “spin up” – ou seja, 0 e
1 – ao mesmo tempo.
Não se trata de um valor entre 0
e 1, nem do número binário 01 ou 10: ele é zero E um, simultaneamente.
Andrea Morello, professor da
University of New South Wales (Austrália), explica no vídeo que isso permite
aos qubits armazenar mais informação. Para determinar um sistema com 2 qubits,
você precisa de 4 coeficientes. Ou seja, ele consegue conter 4 bits
tradicionais de informação. Como regra geral, N qubits conseguem conter 2^N
bits de informação.
Quântico nem sempre é melhor
Sistemas quânticos contêm mais
informação, e reduzem o número de operações para se chegar a um resultado. Por
isso, explica Morello, computadores quânticos permitem resolver, de forma
eficiente, alguns problemas que na computação clássica levariam um tempo
impraticável.
No entanto, Morello lembra que
eles só serão mais rápidos para certos tipos de cálculo, onde é necessário
realizar um grande número de operações para se chegar ao resultado. Para
tarefas básicas, como assistir a um vídeo ou navegar na internet, a computação
quântica na verdade pode ser mais lenta:
Você não deve pensar no
computador quântico como algo onde cada operação é mais rápida. Na verdade,
cada operação provavelmente será mais lenta que no seu computador. O avanço não
está na velocidade das operações individuais; está no número total de operações
de que você precisa para chegar ao resultado.
Esta, acredite, é uma explicação
bem básica do que se passa por dentro de um computador quântico. Parece
loucura, mas funciona: ele já ganha disputas contra PCs convencionais. E se até
Google e NASA apostam na computação quântica, é porque há algo de promissor aí.
Mas se você achou terrivelmente
complicado, fique tranquilo: talvez você não saiba exatamente como funciona seu
computador/smartphone/tablet por dentro, mas isso não impede você de usá-lo,
certo
But how does a quantum computer work?
You've probably seen some people - including us - talking about quantum computers for some time . But that does not necessarily mean you know how they work . Fortunately , this video can help here .
It goes from the basics, explaining as a quantum bit - the qubit - can carry more information than a normal bit , and how to use it to get to an enormous computational power .
All this is based on quantum physics : it explains the behavior of particles smaller than atoms, which do not work exactly the way you learned in school .
Two values while
It is based on some almost anti - intuitive principles that challenge the mind . For example , quantum superposition : a particle can assume two different states at the same time . You can not turn simultaneously to two opposing sides - but an electron , for example , yes .
This is the basic concept of quantum computing . The computer - or tablet or smartphone - you are using now makes transactions using classical bits , which assume the values 0 or 1 . A quantum computer , in turn , uses qubits can assume the values 0 and 1 simultaneously. That's why they promise to be more powerful than traditional computers .
It is something the brain has difficulty understanding . As two different values can occupy the same space? Because in quantum mechanics , it is not impossible . In fact , this is one of its basic principles : particles exist in all states at the same time. (However , when measured or observed , you might just find one of the states - already know Schrödinger's cat ? )
All this is shocking , I know . But how can this be applied in computing ?
Qubits and quantum computing
Certain subatomic particles such as the electron , can be used as a quantum bit . Every electron acts as a tiny magnet , and reacts to a magnetic field, it aligns to the field , like the needle of a compass. This property is called " spin " .
If he follows the direction of the field , he has " spin down " if he follows the opposite direction : he has " spin up " . These are basically the values 0 and 1 of traditional computing . But , as you now know, the electron can assume the states " spin down " and " spin up " - ie , 0 and 1 - at the same time.
This is not a value between 0 and 1, or the binary number 01 or 10: it is zero and one, simultaneously.
Andrea Morello , a professor at the University of New South Wales ( Australia ) , explains in the video that allows qubits to store more information . To determine a system with two qubits , you need 4 coefficients . That is, it can contain traditional 4 bits of information . As a general rule , N qubits can hold 2 ^ n bits of information.
Quantum is not always better
Quantum systems contain more information , and reduce the number of operations to reach a result. So says Morello , allow quantum computers to solve efficiently some problems in classical computer would take an impractical time.
However , Morello remember that they will only be faster for certain types of calculation , which is necessary to perform a number of operations to reach the result. For basic tasks like watching video or browsing the internet , quantum computing may actually be slower :
You should not think of the quantum computer as something where each operation is faster . In fact , each operation will probably be slower than on your computer . The advance is not the speed of individual operations ; 's total number you need to get to the result operations .
This , believe me , is a very basic explanation of what goes on inside a quantum computer . Sounds crazy , but it works : he has won contests against conventional PCs . And until Google and NASA are betting in quantum computing , because there is something promising here .
But if you found it terribly complicated, do not worry : you might not know exactly how their computer / smartphone / tablet inside works, but this does not prevent you from using it , right
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