11.1.17

O que é computação quântica?

Foi-me proposta a seguinte atividade: pesquisar sobre a computação quântica.

Vejamos um vídeo:


Portanto, a computação quântica é o ramo da computação que se utiliza de fenômenos e efeitos da física quântica para resolver problemas que demorariam milhões de anos para serem resolvidos, certo?

Fantástico!

Que fenômenos e efeitos são esses?

De maneira bem ampla, a mecânica quântica incorpora os seguintes quatro tipos de fenômenos:


  • Quantização de certas propriedades físicas (a carga elétrica é a mais ingênua de todas);
  • Entrelaçamento quântico (imagine duas ondas (ou partículas) entrelaçadas: se você muda a polarização de uma delas, a outra muda também. Mesmo a anos-luz de distância. Não me pergunte como.);
  • Princípio da incerteza (imagine um gato dentro de uma caixa... com uma ampola de gás venenoso... e que tem 50% de chances de ter se aberto... então: o gato está 50% vivo e 50% morto. Não me pergunte como.);
  • Dualidade onda-partícula (essa é linda: imagine um fóton. Imagine que ele pode se apresentar como uma onda de luz (apresentando fenômenos de interferência) e como matéria, possuindo momento linear. Pois bem: isso acontece.).
O princípio da incerteza é o mais infame de todos, na minha opinião. É a questão do gato acima, o gato de Schrödinger. Pelo paradigma da física quântica, a situação do gato se define com a observação do ser humano. 

E isto nos conduz à questão do entrelaçamento: se duas partículas estão entrelaçadas, a observação de uma delas muda a característica controlada da outra delas, instantaneamente. Mesmo a anos-luz de distância. 

Com isto, cria-se o sofisma (por favor, me corrijam, senhores físicos!) de que a informação viajou numa velocidade superior à da luz.




Vamos a uma pergunta um pouco mais prática?

Que problemas um computador quântico pode resolver?

Sei que minhas fontes não são as mais reputáveis, mas vamos lá:

Todas as respostas consultadas se parecem com o conto do Lima Barreto "O Homem que Sabia Javanês": promessas de um mundo lindo, com problemas resolvidos, pessoas felizes e gatos que nunca caem.

Primeira resposta: https://www.quora.com/What-can-you-do-with-a-quantum-computer/answer/Allan-Steinhardt

Essa resposta do site Quora (talvez tão infame quanto a Wikipedia enquanto fonte científica) fala em problemas dificílimos da matemática, em que um computador quântico, se existisse, teria tudo resolvido em 10^100 vezes mais rápido, em média.

A próxima resposta (https://www.quora.com/What-can-you-do-with-a-quantum-computer/answer/Vishwas-Shukla-3) é um pouco mais pé-no-chão. Lista o seguinte:


  • Decriptografia instantânea de mensagens secretas;
  • Procura instantânea em bancos de dados imensos;
  • Previsão do tempo acurada;
  • Desenvolvimento de novos medicamentos (fruto da simulação de ligações químicas entre átomos);
  • Roteamento de tráfego mais eficiente;
  • Melhoria de inteligência militar;
  • Viabilização de criptografia quântica (inquebrável?);
  • Desenvolvimento do conhecimento do espaço;
  • Machine learning e automação;
  • Dobramento de proteínas (protein folding);
  • Compressão de vídeo
Bom, isso sim são aplicações reais da computação quântica.

Já houve algum problema resolvido por computação quântica?

Excelente pergunta!


"sim e não"

... como bem convém a um computador quântico.

(A academia que me desculpe, mas essa piada foi por minha conta...)

O problema era encontrar o nível de menor energia em aminoácidos e interações, o que corresponde à maneira mais econômica de dobramento de proteínas (que é o que a natureza invariavelmente faria). O computador utilizado foi o D-wave 1.

Pois então:
"According to the researchers, 10,000 measurements using an 81-qubit version of the experiment gave the correct answer just 13 times."
Sem mais por hoje, ok?