O alvorecer da era quântica

Republicado por Platão

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Faz um quarto de século desde que os primeiros bits quânticos, ou qubits, foram conectados para fazer um computador quântico rudimentar. Com sua capacidade de representar os uns e os zeros em computadores tradicionais ao mesmo tempo, os qubits são os componentes mais básicos dos sistemas que podem superar em muito os computadores atuais na resolução de certos tipos de problemas. Desde então, o progresso dependeu menos da ciência pura do que da engenharia aplicada: criar qubits mais estáveis que podem manter seu estado quântico por mais de uma pequena fração de segundo, conectando-os em sistemas maiores e criando novas formas de programação para explorar as características da tecnologia.

Isso pode ser comparado com o que aconteceu nos primórdios da computação tradicional, após a invenção do transistor na década de 1940 e do circuito integrado em 1958. Em retrospectiva, o avanço constante e exponencial na capacidade descrito pela Lei de Moore, que levou os computadores mainstream, parece inexorável.

A idade quântica é improvável que se desenrole com o mesmo senso de inevitabilidade metronômica. Tem o potencial de trazer grandes surpresas, tanto no lado positivo quanto no negativo. Uma corrida global está acontecendo para desenvolver novas técnicas para controlar e explorar efeitos quânticos e para criar algoritmos muito mais eficazes – aumentando a possibilidade de saltos repentinos no desempenho.

Tal surpresa veio com a publicação de pesquisa chinesa propondo uma maneira de quebrar a forma mais comum de criptografia online usando um computador quântico semelhante aos já disponíveis. Esperava-se que essa façanha – um potencial “momento Sputnik” – exigisse sistemas quânticos muito mais avançados, muitos anos no futuro.

Outros especialistas em segurança cibernética acabaram concluindo que era improvável que esse método funcionasse na prática. Uma questão é por que a China teria permitido sua publicação, se realmente tivesse mostrado uma maneira de expor a maior parte das comunicações secretas do mundo. Ainda assim, causou um choque e deve ser um alerta para todos aqueles, principalmente nos Estados Unidos, que se preocupam com os riscos de a China desenvolver supremacia tecnológica.

Muitas empresas em setores como produtos químicos, bancos e manufatura automotiva investiram em aprender a programar sistemas quânticos na esperança de que o primeiro usos práticos poderia vir em breve. Ao modelar riscos financeiros complexos, projetar novas moléculas e acelerar o processamento de dados em sistemas de aprendizado de máquina, os sistemas quânticos podem ganhar vantagem assim que se tornarem ainda mais baratos ou mais rápidos que os computadores existentes.

Este momento de “vantagem quântica” – quando os sistemas demonstram superioridade prática, embora modesta, em certos problemas – ainda está, tentadoramente, fora de alcance. Com o aumento do investimento e das expectativas, o espaço para decepções de curto prazo é alto, mesmo que o potencial de longo prazo pareça inalterado.

É continua difícil para manter os qubits em seu estado quântico por tempo suficiente para realizar cálculos úteis. A próxima fronteira está em inventar formas de correção de erros que usam alguns dos qubits para neutralizar o “ruído” causado por essa falta de coerência. Pesquisas recentes sugerem que o progresso está sendo feito na solução desse problema mais rapidamente do que o esperado.

O potencial para avanços em áreas como correção de erros aumentou a chance de um choque quântico – quando as máquinas dão o salto de um experimento científico fascinante para uma tecnologia que muda o mundo. Com base no papel de criptografia chinês aparentemente defeituoso, é precipitado prever que esse momento já está próximo. Mas com tanto esforço em todo o mundo para aproveitar as propriedades da mecânica quântica para a computação, pode ser precipitado ainda adiar uma consideração séria das promessas - e riscos - para outro dia.

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