O que é a computação quântica? Nova fronteira da guerra tecnológica entre EUA e China derruba barreiras da física

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MADRI — Imagine uma capacidade de processamento e cálculo que não tem sequer escala de comparação com a de um computador convencional. Soluções em segundos para problemas que até então levariam centenas de milhões de anos para serem resolvidos.

Esta é a computação quântica, a nova fronteira da guerra tecnológica entre Estados Unidos e China. Mas, afinal, como funciona um computador deste tipo?

Como seu nome indica, a computação quântica aproveita a natureza quântica fundamental da matéria em níveis subatômicos. Ela derruba as barreiras físicas de tamanho da matéria para oferecer uma potência de cálculo enormemente maior.

Os computadores convencionais trabalham com um sistema binário: o dos dígitos 0 e 1 — daí o termo “digital”.

Esses zeros e uns, os bits, se traduzem no mundo físico em pequenas correntes elétricas geradas nos transístores. Um chip moderno de última geração contém bilhões de transístores, capazes de realizar complexas operações em questão de segundos.

Mas, por mais que a miniaturização avance, chegará um momento em que não será possível colocar mais transístores em um só chip.

Da física teórica para a tecnologia

A computação quântica derruba esta barreira física do tamanho da matéria. Em vez de usar transístores que possam gerar estados 0 ou 1, utiliza os chamados bits quânticos, ou qubits, que podem estar em 0 ou 1, mas também numa superposição de ambos os estados.

Essa superposição de estados, assim como outras propriedades como o entrelaçamento quântico, é o que possibilita uma capacidade de computação exponencialmente maior

O número de operações cresce de forma exponencial (dois elevado ao número de bits quânticos). Com dois bits quânticos (qubits) é possível fazer quatro operações, ou seja, o dois elevado a dois (2x2=4).

Com 10 qubits, fazem-se 1.024 operações. Ou seja, o número dois elevado a décima potência (2x2x2x2x2x2x2x2x2x2=1.024). E assim sucessivamente.

As oportunidades que surgem para tamanha capacidade de cálculo são enormes. A tecnologia deve permitir o estudo de novos materiais, o desenvolvimento de medicamentos e ajudar na exploração do universo.

E, ainda, impulsionar o machine learning (aprendizagem automática), a técnica de inteligência artificial mais promissora da atualidade.

Mas a computação quântica também tornará as atuais técnicas de criptografia obsoletas.

Tamanho potencial e riscos explicam a corrida de China e EUA para sair na frente nesta tecnologia. Pequim dedicou US$ 10 bilhões para o desenvolvimento da computação quântica entre 2017 e 2020. Os Estados Unidos planejam investir US 1,2 bilhão até 2023. E a União Europeia vai destinar US$ 1 bilhão até 2026.

Na última terça-feira, a americana IBM apresentou o Eagle, um processador de 127 bits quânticos, ou qubits.

Sua potência duplica a do Zuchongzhi, desenvolvido por engenheiros da Universidade de Ciência e Tecnologia da China e da Universidade Tsinghua de Pequim, e que até agora era a mais avançada, com capacidade de solucinar em três minutos um problema de geração de números aleatórios que os mais poderosos computadores habituais levariam 600 milhões de anos.

Ao romper a barreira de 100 qubits, o Eagle não tem escala de comparação com os computadores convencionais.

Por isso, seus criadores recorreram à matéria, esta mesma cujas barreiras foram quebradas pela computação quântica, para dar a dimensão do potencial de cálculo do Eagle.

Segundo a IBM, o número de bits convencionais para igualar o Eagle supera o total de átomos contidos nos 7,5 bilhões de seres humanos vivos atualmente.

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