Várias notícias têm sido publicadas, ultimamente, sobre os progressos na área da Computação Quântica, como esta, no futuro, poderá revolucionar a capacidade de processamento dos computadores, e, ainda, sobre computadores quânticos que estão sendo desenvolvidos, como o que pode ser visto no vídeo a seguir. O que seria, então, essa área tão promissora denominada Computação Quântica?
A conhecida Lei de Moore, elaborada em 1965 por Gordon Moore, co-fundador da Intel, previa que o poder de processamento dos computadores dobraria, em média, a cada dois anos a um custo constante devido ao aumento na miniaturização dos componentes eletrônicos.
Embora esta previsão tenha se mostrado verdadeira até hoje, como podemos evidenciar a partir do gráfico a seguir, essa miniaturização está chegando a um limite fundamental, previsto até mesmo pelo próprio Moore. Ultrapassado esse limite, os efeitos quânticos começam a interferir nesse processo de miniaturização e este fica cada vez mais complexo.
Uma possível solução para tal problema seria a Computação Quântica, uma forma de computação totalmente nova com algoritmos baseados nos princípios quânticos. Esses poderiam se aproveitar de toda uma gama de efeitos quânticos descobertos e que ainda estão para ser descobertos, como emaranhamento, paralelismo e interferência quânticos, dentre vários outros, para conseguir solucionar problemas para os quais não existem soluções eficientes no modelo computacional clássico.
Esse novo paradigma computacional seria de imensa utilidade para inúmeras áreas, visto que com um computador quântico seria possível simular um sistema quântico arbitrário eficientemente, algo necessário e que não é possível com os computadores atuais. Além disso, já foram descobertos vários ganhos em relação à computação clássica, sendo o algoritmo de Shor, feito em 1994, sem dúvida, o mais famoso, que poderia ser usado para “quebrar” facilmente, a encriptação RSA, que é a mais usada atualmente.
Porém, ao contrário do que aparece comumente em várias notícias não técnicas, não se sabe se a Computação Quântica é fundamentalmente mais poderosa do que a Clássica. Sabe-se apenas que existem vários exemplos que mostram ser bastante provável o fato desse novo modelo computacional ser muito mais poderoso que o atual. Por exemplo, pode ser descoberto no futuro que todo problema solúvel eficientemente num computador quântico também pode ser resolvido eficientemente num computador clássico.
Para se ter uma idéia geral do quão diferente é a Computação Quântica da atual, é interessante observar a sua unidade fundamental, o qubit, que tem um papel muito semelhante ao clássico bit. No entanto, enquanto o bit pode estar apenas nos estados 0 e 1, um qubit pode estar tanto no estado 0 ou 1, como numa superposição desses dois. A seguir, o exemplo de uma Esfera de Bloch, uma representação para qubits bastante utilizada.
Outra peculiaridade da Computação Quântica é o fato do estudo dessa ser intrinsecamente interdisciplinar. Além da Ciência da Computação, são necessários sólidos conhecimentos em Álgebra Linear e Mecânica Quântica, o que frequentemente assusta os que não conhecem a área muito bem e dificulta um pouco o seu aprendizado inicialmente.
Na parte prática, já foram construídos vários computadores quânticos de alguns poucos qubits por várias universidades e centros de pesquisas, mas o que mais chamou a atenção foi uma companhia relativamente recente, chamada D-Wave, que afirma ter produzido chips quânticos de até 128 qubits, algo muito além do que já foi feito. Porém, existem aqueles que duvidam que esse computador seja realmente quântico, haja vista que a D-Wave não divulga muitas informações com relação ao seu produto tão inovador, o que é de se esperar de uma tecnologia tão valiosa.
Mesmo assim, a Google anunciou que está trabalhando em conjunto com a D-Wave a fim de usar essa nova tecnologia para melhorar o desempenho de suas buscas, o que dá maior credibilidade aos anúncios tão impressionantes da D-Wave.
Não há uma resposta definitiva para a dúvida se a Computação Quântica realmente será o próximo principal paradigma computacional, pois, como visto, ainda se sabe muito pouco sobre a classe de problemas que ela pode resolver eficientemente, e apenas uma empresa aparenta estar dando grandes passos no desenvolvimento de um computador quântico. A Computação Quântica pode ainda ficar restrita a apenas certas aplicações, não substituindo completamente o paradigma computacional atual.
Portanto, embora ainda não se tenha certeza sobre o futuro da Computação Quântica, há uma boa chance desta se desenvolver bastante (por ser uma área muito atrativa e ter tantas motivações), pois, ainda existem muitas perguntas a serem respondidas. Sendo assim, esta é uma excelente opção de carreira a ser considerada, especialmente por aqueles que gostam de pesquisar.
Algumas referências para os que desejam aprofundar os conhecimentos na área:
- Quantum Computing Day Series, palestra de 3 partes na qual um empregado da Google fala das possíveis aplicações da Computação Quântica.
- Livro “Quantum Computation and Quantum Information”.
- Livro “An Introduction to Quantum Computing”.
(victor@dsc.ufcg.edu.br)