Muito se fala e se pergunta sobre as próximas gerações de supercomputadores. O que esperar deles? Quais desafios que as máquinas atuais não resolvem e serão solucionados por aquelas do futuro? Como facilitarão o nosso trabalho e a nossa vida? Atualmente, as respostas têm se relacionado ao conceito de computação quântica, que está no centro desse debate.
Organizações de todos os tamanhos — de startups a grandes companhias como Google e IBM — estão dedicando tempo e recursos para dar vida ao conceito. Mas, aqui no Brasil, a questão ainda é incipiente. Por isso, agora vamos abordá-la mais profundamente.
O que é computação quântica?
Este texto da Wired traz definições esclarecedores a respeito do tema. De acordo com a matéria, a computação quântica tem esse nome por utilizar teorias e propriedades da mecânica quântica na ciência da computação.
Assim sendo, a computação quântica aproveita-se da “estranha habilidade” de partículas subatômicas de existirem em mais de um estado ou de uma forma específica, a qualquer momento. Graças à maneira como a mais ínfima das partículas se comporta, as operações podem ser realizadas muito mais rapidamente e com um gasto muito menor de energia do que acontece em computadores tradicionais.
Ou, descomplicando: na computação clássica, um bit é uma peça única de informação que pode existir em dois estados: 1 ou 0. Por isso, é chamado de binário. Na computação quântica, o bit é substituído pelo “qubit” (quantum bit), que também têm dois estados. No entanto, diferentemente dos bits, os qubits podem armazenar muito mais informação que apenas 1 ou 0. Pois podem existir em qualquer superposição desses valores.
Esfera imaginária
No texto da Wired, Alexey Fedorov, físico do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, conta que a diferença entre bits clássicos e qubits está no fato de que “também podemos preparar qubits em uma superposição quântica de 0 e 1 e criar estados correlatos não-triviais de um número de qubits — os chamados ‘estados emaranhados’”.
Sabemos que o assunto é bem técnico, então vale explicar mais: um qubit pode ser pensado como uma esfera imaginária. Enquanto um bit clássico só pode estar em um dos pólos dessa esfera, o qubit pode ocupar qualquer ponto da forma. Por causa disso, um computador com esses sistemas pode armazenar uma quantidade absurda de informação utilizando menos energia.
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O que um computador quântico pode fazer que outros não possam?
Como você deve ter percebido, a computação quântica opera com princípios totalmente diferentes daqueles de computadores existentes. Isso faz com que os novos sistemas sejam potencialmente capazes de resolver problemas matemáticos bem específicos, como encontrar números primos imensos.
Mas o que isso implica na prática? Bem, números primos são fundamentais para a criptografia. Assim sendo, é provável que computadores quânticos possam rapidamente quebrar muitos dos sistemas que mantêm nossa informação online segura. Por conta desses riscos, pesquisadores já estão tentando desenvolver uma tecnologia que seja resistente ao “hacking quântico”.
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Mais segurança e melhores reações químicas
No outro lado dessa lógica, os sistemas criptográficos de computação quântica também tendem a ser imensamente mais seguros que seus modelos análogos atuais.
Além disso, pesquisadores estão entusiasmados com a perspectiva de usar computação quântica para modelar reações químicas consideradas complexas. Uma tarefa em que os supercomputadores convencionais falham miseravelmente. Em julho de 2016, por exemplo, engenheiros do Google usaram um dispositivo quântico para simular uma molécula de hidrogênio pela primeira vez. Desde então, a IBM tem conseguido modelar o comportamento de moléculas ainda mais complexas.
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Quão distantes ou próximos estão os computadores quânticos?
Ainda de acordo com a Wired, até recentemente, o Google estava na dianteira da pesquisa sobre computação quântica. A empresa vem apresentando planos ambiciosos para comercializar a tecnologia nos próximos cinco anos. Sem falar que já no segundo semestre de 2017, o Google anunciou obter o que vem sendo chamado de “supremacia quântica” com um computador de 49 qubits.
Mas há controvérsias a respeito do estado atual da computação quântica. Em termos práticos, a “supremacia quântica” refere-se ao ponto em que um computador quântico pode “triturar” somas que um computador tradicional jamais sonharia em simular. Mas não é um conceito largamente aceito na pequena comunidade que se forma em torno do tema.
Entre os céticos, o argumento é de que essa supremacia é, na essência, um objetivo arbitrário estabelecido pelo Google. O que pode dar a entender que a empresa está fazendo progresso. No entanto, na realidade, só está atingindo alvos impostos por ela mesma.
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O que já temos na prática
Seja como for, o Google foi ultrapassado pela IBM em novembro de 2017, quando a empresa anunciou que havia construído um computador de 50 qubits. Mas, mesmo isso, ficou longe de uma realidade mais palpável. Uma vez que o sistema só podia manter o microestado quântico por 90 microssegundos. Um recorde, mas muito distante do tempo necessário para tornar a computação quântica praticamente viável.
Porém, na comunidade tecnológica, é consenso que a IBM tenha ultrapassado o Google em um ponto principal: tornar os computadores quânticos comercialmente disponíveis. Desde 2016, a empresa tem oferecido a pesquisadores a chance de rodar experimentos em um computador de 5 qubits por meio da nuvem. E, no final de 2017, a IBM tornou um sistema de 20 qubits disponível no ambiente online, também.
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