O que é computador quantico What is quantum computer

Entenda o computador quântico

tecnologia

Há mais de duas décadas, especialistas tentam vencer o desafio de construir máquinas que processam informações explorando a física do mundo microscópico. A tecnologia promete de saltos na ciência e uma revolução na segurança digital, mas apresenta uma série de dificuldade e ninguém sabe ao certo se o objetivo será um dia alcançado.

 

Q-bits

Como computadores tradicionais obedecem à física clássica, seus circuitos só exibem um estado de cada vez: cada um dos milhões de transístores em um chip armazena somente “1” ou “0” e isso define sua unidade básica de informação, o “bit”. Já no mundo quântico, as partículas são capazes de exibir mais de um estado por vez: podem representar “1” ou “0” e também os dois simultaneamente, o que os cientistas chamam de superposição. Sua unidade básica de informação é chamada de q-bit e tem potencial para guardar muito mais informação que o bit.

Vantagens

A superposição de estados permite a computadores quânticos realizar cálculos simultâneos em uma ordem de magnitude muito superior à dos computadores tradicionais.

Aplicações

Computadores quânticos seriam capazes de realizar em poucos segundos a fatoração de um número que demoraria milhares de anos nos computadores de hoje. Estes últimos multiplicam números com primazia, mas são péssimos em descobrir os fatores primos por trás deles. Vários enigmas da matemática e da física só não foram solucionados ainda porque os computadores de hoje são incapazes de fatorar na escala necessária. 

Ameaça à criptografia atual

Por outro lado, como números primos são a base da criptografia, teme-se que a chegada dos computadores quânticos represente o fim da segurança digital como conhecemos: eles seriam capazes de quebrar qualquer código empregado na proteção de softwares, sites e cartões de crédito. É por isso que a Agência de Segurança Nacional americana (NSA, na sigla em inglês) já gastou US$ 79,7 milhões na busca por um computador quântico. A solução seria a utilização em larga escala de uma criptografia também quântica, que já é empregada em alguns nichos.

Simulações muito mais próximas do real

Cientistas também sonham em usá-los em tarefas de simulação, como na previsão do comportamento das moléculas de um remédio dentro de uma célula humana. Computadores de hoje são obrigados a simplificar de mais seus modelos pois não conseguem trabalhar com a abundância de variáveis do mundo real. Computadores quânticos poderão oferecer um retrato digital do mundo físico com precisão sem precedentes.

Obstáculos

Se por um lado oferecem potencial inédito de processamento, computadores quânticos são extremamente difíceis de se construir. O principal empecilho é o isolamento dos q-bits, que sob manipulação descuidada sucumbem a fenômeno conhecido por “descoerência”: quando perturbados, perdem suas propriedades quânticas. Quanto mais q-bits um computador possuir, mais desafiadora é a engenharia por trás ele. Devido a isso, os protótipos de computadores quânticos existentes hoje têm pouco mais de uma dezena deles, enquanto é necessário mais que uma centena de q-bits para um computador quântico bater máquinas tradicionais.

Understand the quantum computer

technology

For over two decades , experts try to win the challenge to build machines that process information by exploiting the physics of the microscopic world . The technology promises to jump in science and a revolution in digital security , but presents a number of difficulties and no one knows for sure whether the goal will one day be achieved .

Q - bits

Like traditional computers obey the classical physics , its circuits exhibit only one state at a time : each of the millions of transistors on a chip stores only " 1" or " 0 " and it defines its basic unit of information , the "bit " . Already in the quantum world , particles are capable of displaying more than one state at a time : they can represent " 1" or " 0 " and also the two simultaneously, which scientists call superposition . Its basic unit of information is called a q - bit and has the potential to store much more information than the bit .

advantages
The superposition of states allows quantum computers to perform simultaneous calculations by an order of magnitude much higher than that of traditional computers .

applications

Quantum computers would be able to accomplish in a few seconds factoring a number that would take thousands of years in computers today . The latter multiply numbers with primacy, but are lousy in finding the prime factors behind them . Several puzzles of mathematics and physics have not yet been solved only because today's computers are unable to factor out the scale needed .

Threat to current encryption

Moreover , as prime numbers are the basis of cryptography , it is feared that the arrival of quantum computers represent the end of the digital security as we know it : they would be able to break any code used in the protection of software, websites and credit cards . That's why the American National Security Agency ( NSA , its acronym in English ) has already spent $ 79.7 million in the search for a quantum computer . The solution would be to use a large-scale quantum cryptography also , which is already used in some niches .

Simulations much closer to the real

Scientists also dream of using them for simulation tasks , as in the behavior of the molecules of a forecast remedy within a human cell . Computers today are bound to simplify most of their models because they can not work with plenty of real-world variables . Quantum computers can provide a digital picture of the physical world with unprecedented precision .

obstacles

If on one hand they offer unprecedented potential for processing , quantum computers are extremely difficult to build . The main drawback is the isolation of the qubits , which under careless handling succumb to the phenomenon known as " decoherence " : when disturbed , they lose their quantum properties . The more qubits a computer has , the more challenging is the engineering behind it. Because of this , the prototypes of quantum computers exist today have little more than a dozen of them , while more than a hundred qubits for a quantum computer is necessary to beat traditional machines .