A corrida para a criação do computador mais poderoso da história:cassinoly

Empresas como a IBM, Google, Rigetti, Intel e Microsoft são as líderes nessa corrida quântica.

Cada método tem seus prós e contras, mas o maior desafio é a frágil natureza do quantum.

O que é computação quântica

Em vezcassinolyusar "um" e "zero"cassinolysequências longas, como na computação clássica, um bit quântico - ou qubit - usa as propriedades quase mágicas das partículas subatômicas.

Elétrons ou fótons, por exemplo, podem estarcassinolydois estados ao mesmo tempo - um fenômeno chamado superposição. Como resultado, um computadorcassinolyqubit pode fazer mais cálculos muito mais rapidamente que um computador convencional.

"Se você tem um computadorcassinolydois-qubits e você adiciona dois qubits, terá um computadorcassinolyquatro qubits mas não vai dobrar a potência do computador - vai fazer com que ele cresça exponencialmente", explica Martin Giles, chefe do escritóriocassinolySão Francisco da MIT Technology Review.

Cientistas às vezes descrevem esse efeitocassinolycomputação quântica como sendo capazcassinolypercorrer cada um dos vários caminhoscassinolyum labirinto muito complexo ao mesmo tempo.

Os qubits também podem influenciar uns aos outros, mesmo quando não estão fisicamente conectados, um processo chamado "entrelaçamento". Em termos computacionais, isso lhes dá a capacidadecassinolyfazer saltos lógicos que os computadores convencionais jamais conseguiriam.

A busca por estabilidade

Mas qubits são altamente instáveis e propensos a sofrer interferências ou "ruídos"cassinolyoutras fontescassinolyenergia, levando a erroscassinolycálculos. Então, a corrida pela computação quântica é, no fundo, a busca por uma formacassinolyestabilizar os qubits para serem produzidoscassinolylarga escala.

A gigante IBM acredita seriamente que os "qubits supercondutores transmon" são os mais promissores para a computação quântica. E já construíram três protótiposcassinolyprocessadores quânticos que o público pode acessar na nuvem.

"Até agora, maiscassinoly94 mil pessoas acessaram computadores quânticos da IBM na nuvem. Eles executaram maiscassinoly5 milhõescassinolyexperimentos e escreveram 110 artigos", diz Robert Sutor, vice-presidentecassinolyestratégia e ecossistemacassinolycomputação quântica da IBM Research.

"Pessoas estão aprendendo e experimentando… esperamos que daqui três a cinco anos seremos capazes indicar um exemplo específico e dizer que o quantum melhora significativamente qualquer coisa que os computadores clássicos possam fazer", completa Sutor.

Mas o método da IBM exige que o computador quântico seja armazenado dentrocassinolyuma grande geladeira, onde os qubits ficam a temperaturas próximas ao zero absoluto para garantir que permaneçamcassinolyseus estados úteis.

Isso consome muita energia e dificultacassinolyproduçãocassinolytamanho menor.

"Parece provável que os qubits supercondutores estarão entre as primeiras tecnologias a permitir computação quântica útil", diz Joseph Fitzsimons, principal pesquisador do CentrocassinolyTecnologias Quantum da Universidade NacionalcassinolyCingapura. "No entanto, minha impressão é que eles são análogos aos tuboscassinolyvácuo nos primeiros computadores,cassinolyvez dos transistores que apareceram mais tarde. Ainda podemos ver outra tecnologia emergir, que se tornaria a vencedora no final".

A Microsoft e acadêmicos do Instituto Niels Bohr, na Dinamarca, estão trabalhando no que eles acreditam ser qubits muito mais estáveis, baseados nas chamadas partículascassinolyMajorana.

Outras equipes estão pesquisando a capturacassinolyqubits no silício, elemento do qual os chipscassinolycomputador tradicionais foram feitos.

E os cientistas da computação da UniversidadecassinolyOxford estão procurando maneirascassinolyconectar qubitcassinolycomputadores menorescassinolyvezcassinolycriar máquinas maiores com muitos qubits.

Potencial clássico?

Enquanto esperamos pelos computadores quânticos, qual é o futuro para a computação convencional?

Em julho, Ewin Tang, estudantecassinolycomputação e matemáticacassinoly18 anos da Universidade do Texas, causou furor no mundo da computação internacional por ter desenvolvido um algoritmo clássicocassinolycomputador que pode resolver um problema quase tão rápido quanto um computador quântico.

O problema a ser solucionado envolvia um mecanismocassinolyrecomendação que sugere produtos aos usuários com basecassinolydados sobre suas preferências.

E a União Europeia recentemente anunciou que está trabalhando na próxima geraçãocassinolycomputadores - os exascale - que vão executar bilhõescassinolycálculos por segundo.

"Exascale significa 10 elevado a 18 operações por segundo", explica o professor Scott Aaronson, cientistacassinolycomputação teórico da UT Austin que orientou Ewin Tang.

"Dez elevado a 18 é algo grande, mas os sistemas quânticos, que serão capazescassinoly10 a 1.000 operações por segundo, são muito, muito maiores."

E o problema para a computação clássica é que estamos chegando aos limitescassinolyquantos transistores podemos encaixarcassinolyum chip - o A11 da Apple conseguiu espremer surpreendentes 4,3 bilhões, por exemplo.

A chamada LeicassinolyMoore - que prevê que a cada dois anos os microprocessadores receberiam o dobro da velocidade, usariam metade da energia e ocupariam a metade do espaço - está finalmente se confirmando.

Benefícios

Mesmo que um computador quântico estável, produzidocassinolylarga escala, ainda tenha o futuro incerto, pesquisas com esse objetivo já estão produzindo resultados interessantes.

"Se não tivéssemos investidocassinolycomputação quântica, o algoritmo quântico que inspirou o (Ewin) Tang não teria existido", diz Robert Young, pesquisador da Royal Society e diretor do Quantum Technology Center da UniversidadecassinolyLancaster.

Ele já diz que a pesquisa quântica gerou uma nova maneiracassinolyresfriar dispositivos a baixas temperaturas, aprimoramentoscassinolychips baseadoscassinolyluz que melhoraram a experiênciacassinolybanda largacassinolyfibra ótica, e a invençãocassinolytecnologias para acelerar o diagnósticocassinolydoenças.

"O benefício realcassinolyir à Lua não foi ir à Lua, mas sim as tecnologias periféricas que foram desenvolvidas no caminho", diz o professor Young. O GPScassinolynavegação por satélite e canetas esferográficas são dois exemplos disso.