Os mitos e a realidade sobre os computadores quânticos:dicas sportingbet

Nadadicas sportingbetmagia nem superpoderes fantásticos

Nos artigosdicas sportingbetdivulgação científica sobre computação quântica, é comum encontrar uma sériedicas sportingbetanalogias e imagens recorrentes, que não correspondem à realidade e contribuem para a criaçãodicas sportingbetmitos sobre as reais capacidades dos computadores quânticos.

Um dos mais repetidos é que "o computador quântico encontra a solução para um problema testando simultaneamente todas as opções possíveis". Essa explicação não é apenas uma simplificação excessiva do funcionamento dos computadores quânticos, mas parece dotá-losdicas sportingbetfantásticos superpoderes que permitem completar qualquer cálculo apenas pressionando uma tecla e esperando alguns segundos.

Mas, então, não é verdade que o computador quântico utiliza paralelismo massivo para explorar ao mesmo tempo todas as soluçõesdicas sportingbetum problema? Bem, comodicas sportingbetmuitas coisas relacionadas ao mundo quântico, a resposta é, ao mesmo tempo, sim e não.

É verdade que uma das principais propriedades que servemdicas sportingbetbase para os algoritmos quânticos é a sobreposição - essa misteriosa tendênciadicas sportingbetcertos sistemas físicosdicas sportingbetencontrar-sedicas sportingbetuma combinaçãodicas sportingbetdiversos estados distintos. Mas isso é apenas uma parte muito pequena da história completa.

Coreografia matemática

Poderíamos definir a computação quântica como a disciplina que estuda o uso das propriedades das partículas subatômicas para realizar cálculos. Entre essas propriedades, sim, encontra-se a sobreposição, mas também o entrelaçamento e a interferência.

De certa forma, poderíamos dizer que um algoritmo quântico cria,dicas sportingbetprimeiro lugar, uma sobreposiçãodicas sportingbetmuitas possibilidades a serem exploradas, entrelaçadicas sportingbetseguida essas possibilidades com seus resultados e, por fim, faz com que as soluções ruins interfiram entre si,dicas sportingbetforma que restem apenas aquelas que nos interessam.

Essa fasedicas sportingbeteliminar opções desfavoráveis é a parte mais difícil e delicadadicas sportingbettodo o processo. Trata-sedicas sportingbetuma espéciedicas sportingbetcoreografia matemática complexa (nas palavras do cientista da computação Scott Aaronson e do quadrinista Zach Weinersmith), que só conseguimos realizardicas sportingbetalguns problemas concretos.

Além disso, demonstrou-se há algum tempo que,dicas sportingbetdeterminadas tarefas, não é possível utilizar a computação quântica para acelerar os cálculos com relação aos computadores tradicionais.

O computador quântico, portanto, não é um dispositivo mágico capazdicas sportingbetsolucionar instantaneamente qualquer problema, como às vezes a imprensa sensacionalista quer nos convencer. Mas também não é simplesmente um computador mais veloz.

Não é só mais rápido

Outra das falácias que encontramos habitualmente nos artigos populares sobre computadores quânticos é a reduçãodicas sportingbettodas as suas capacidades ao mero aumento da velocidade.

Perdi a contadicas sportingbetquantas vezes encontrei explicações como "cientistas desenvolvem um computador quântico um milhãodicas sportingbetvezes mais rápido que os computadores tradicionais". Por mais chamativas que possam ser essas afirmações, elas estão totalmente erradas.

É costume que,dicas sportingbetintervalosdicas sportingbetpoucos meses, os grandes fabricantesdicas sportingbetmicrochips anunciem novos desenvolvimentos que oferecem 20, 30 ou 50% mais velocidade que seus predecessores. Mas o computador quântico não baseia seu funcionamentodicas sportingbetum simples avanço da tecnologia que permite fazer as mesmas operaçõesdicas sportingbetforma mais rápida.

De um lado, é possível que, para algumas tarefas, o computador quântico não supere a velocidadedicas sportingbetum computador convencional. Mas, nos casosdicas sportingbetque o computador quântico oferece vantagem sobre os aparelhos tradicionais, as diferenças não podem ser medidas somente com um número.

O computador quântico executa algoritmos radicalmente diferentes dos utilizados por um computador clássico. Isso faz com que a vantagem do aparelho quântico aumente quanto maior for o tamanho do problema que quisermos resolver.

Para problemasdicas sportingbetbuscadicas sportingbetlistas, por exemplo, o computador quântico será cinco vezes mais rápido que o tradicional com 100 dados, 50 vezes mais rápido com 10 mil elementos e 500 vezes mais rápido com um milhãodicas sportingbetregistros.

Aplicações

É justamente esse aumento da vantagem dos computadores quânticos, proporcionalmente à quantidadedicas sportingbetdados a serem processados, que os torna especialmente atraentes no momentodicas sportingbetabordar problemas que não podem ser tratados com computadores tradicionais.

É o casodicas sportingbettarefas como encontrar os fatoresdicas sportingbetnúmeros inteiros muito grandes. É nessa dificuldade que se baseia a segurançadicas sportingbetmuitos dos protocolosdicas sportingbetcodificação utilizadosdicas sportingbetnossas comunicações digitais.

O tempo necessário para resolver esse problema utilizando os melhores algoritmos clássicos disponíveis cresce quase exponencialmente à medida que os números aumentam. Por isso, aumentar o tamanhodicas sportingbetuma chavedicas sportingbetalgumas dezenasdicas sportingbetbits faz com que ela se torne milhõesdicas sportingbetvezes mais segura.

Mas o matemático Peter Shor demonstrou há maisdicas sportingbet20 anos que decifrar esse tipodicas sportingbetcodificação seria viável na prática, se fossem utilizados algoritmos quânticos.

E a criptografia não é o único campodicas sportingbetque os computadores quânticos podem oferecer grandes vantagens com relação à computação tradicional. A simulaçãodicas sportingbetnovos materiais e o estudodicas sportingbetcompostos químicos são dois exemplosdicas sportingbetaplicações promissoras da computação quântica.

Trata-se, novamente,dicas sportingbettarefas extremamente difíceis para os computadores clássicos, pois o númerodicas sportingbetparâmetros que descrevem o comportamento dos sistemas físico-químicos cresce exponencialmente com a quantidadedicas sportingbetpartículas que os compõem. Mas as propriedades quânticas desse tipodicas sportingbetsistemas fazem com quedicas sportingbetsimulação com computadores quânticos seja algo natural, como destacou o físico Richard Feynman, mesmo antes que a computação quântica existisse como disciplina científica.

São, portanto, muitos os pesquisadores que, nos últimos anos, desenvolveram algoritmos especificamente projetados para estudar propriedadesdicas sportingbetmoléculas químicas por meiodicas sportingbetcomputadores quânticos. Um dos mais famosos é o chamado Variational Quantum Eigensolver (VQE), que apresenta a peculiaridadedicas sportingbetpoder ser usado até mesmo com os computadores quânticos pequenos e sensíveis a ruídosdicas sportingbetque dispomos atualmente.

Com esse método, foi possível simular,dicas sportingbethardware quântico real, algumas moléculasdicas sportingbettamanho reduzido, atingindo precisão equivalente à dos cálculos clássicos.

Embora ainda estejamos longedicas sportingbetsuperar os computadores tradicionais nesta tarefa, o ritmodicas sportingbetcrescimento das capacidades dos computadores quânticos e as melhorias dos algoritmos utilizados nos fazem supor que esta possa ser uma das primeiras aplicações práticas da tecnologia.

Computação quântica e inteligência artificial

Outros camposdicas sportingbetque a pesquisa das aplicações da composição quântica é especialmente intensa na atualidade são a inteligência artificial e a otimização.

Concretamente, existem diversos algoritmos quânticos que foram propostos para acelerar as tarefas relativas ao treinamentodicas sportingbetmodelosdicas sportingbetaprendizadodicas sportingbetmáquina a partirdicas sportingbetgrandes coleçõesdicas sportingbetdados.

Em alguns casos, com métodos similares aos empregados por Peter Shor no desenvolvimento do seu algoritmodicas sportingbetfatoração, são obtidos benefícios exponenciais com relação ao método clássico correspondente.

Mas, como precisamos transferir os dados para o processador quântico um a um a partir dos arquivos onde estão armazenados, o gargalo não estaria no processamento das informações, mas nadicas sportingbetleitura.

Possíveis soluções seriam o usodicas sportingbetdados capturados diretamente com sensores quânticos, o que eliminaria a necessidadedicas sportingbetcarregá-losdicas sportingbetum dispositivo externo, e o desenvolvimentodicas sportingbetmemórias quânticas que permitam ler os dadosdicas sportingbetsobreposição.

Além do estudodicas sportingbettécnicas para acelerar os processosdicas sportingbetaprendizado automático clássico, também são pesquisados modelos puramente quânticos, como, por exemplo, as chamadas redes neuronais quânticas. Como essas propostas são relativamente recentes, suas capacidades ainda não são conhecidas, mas existem evidências que demonstram que o seu rendimento é superior ao dos métodos clássicos com certos conjuntosdicas sportingbetdados criados artificialmente.

Como bem destacou John Preskill, um dos maiores especialistasdicas sportingbetcomputação quântica do mundo, da mesma forma que as aplicações das redes neuronais clássicas se desenvolveram sem a necessidadedicas sportingbetter sempre uma teoria sólida e abrangente que as sustente, o aumento da disponibilidadedicas sportingbetcomputadores quânticos para executar e ajustar as redes neuronais quânticas muito possivelmente levará a encontrar oportunidadesdicas sportingbetuso que hoje não podemos prever.

Os computadores quânticos não são a solução para todos os problemasdicas sportingbetcomputação e tratamentodicas sportingbetdados que venham a aparecer. Não são aparelhos mágicos para realizar qualquer cálculo instantaneamente. Mas também não são apenas versões mais rápidas dos computadoresdicas sportingbetque dispomos hoje.

Nas tarefasdicas sportingbetque é possível obter vantagem utilizando a computação quântica, o ganhodicas sportingbettempodicas sportingbetexecução aumenta com o tamanho do problema.

Se considerarmos que as aplicações dos computadores quânticos incluem campos importantes como a cibersegurança, a simulaçãodicas sportingbetprocessos físico-químicos e a inteligência artificial, o fatodicas sportingbetque a computação quântica não seja uma ferramenta que sirva para tudo não reduz seu valor, mas simplesmente define suas nuances.

Dispordicas sportingbetcomputadores quânticos não significará o fimdicas sportingbetnossas limitaçõesdicas sportingbetcomputação, mas podemos ter a segurançadicas sportingbetque trará uma profunda mudança na nossa formadicas sportingbetcalcular e processar dados - e, portanto, uma transformação radical da nossa sociedade.

* Elias F. Combarro é professor titular do departamentodicas sportingbetinformática da Universidadedicas sportingbetOviedo, na Espanha. Este artigo foi publicado originalmente no sitedicas sportingbetnotícias acadêmicas The Conversation e republicado sob licença Creative Commons. Leia aqui a versão original (em espanhol).

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