NOVO TIPO DE
COMPUTAÇÃO ESTÁ A CAMINHO.
Cálculos
quânticos
Os
fabricantes já estão chegando ao limite máximo da computação clássica. Para
atender às necessidades da ciência, computadores baseados nas leis quânticas
estão a caminho.
Chip para computador quântico criado na
Universidade da Califórnia: busca ainda sem final feliz
No
mundo todo, cientistas tentam produzir um computador que funcione conforme as
leis da física quântica. Uma equipe canadense afirma até que eles já estão
entre nós.
Nem
os mais céticos, porém, duvidam que esses aparelhos serão realidade nos
próximos dez anos. Os computadores quânticos da primeira geração terão o
tamanho de uma caminhonete, vão custar milhões de dólares e consumir mais
energia do que as tomadas da sua casa podem suportar.
Além
disso, é provável que o tablet ou o celular que você já tem continuem a ser
mais eficientes nas tarefas do dia a dia. Então, por que tanto investimento?
É
que, para a ciência, os computadores quânticos serão revolucionários: vão fazer
cálculos hoje impossíveis até para supercomputadores, numa velocidade incrível.
Alguns protótipos já foram apresentados, mas nenhum ainda provou ser muito
prático.
É
um caminho difícil, porque a física quântica é esquisita e imprevisível. Uma
amostra disso: segundo as leis quânticas, os computadores vão fazer operações
em universos paralelos, em várias dimensões ao mesmo tempo. Por isso serão tão
rápidos.
O
mundo que percebemos segue a mecânica de Newton. Se um objeto cair de uma mesa,
sabemos intuitivamente onde ele vai parar. Já no mundo da mecânica quântica,
leis diferentes determinam os movimentos dos átomos e das partículas
subatômicas, como os elétrons e nêutrons.
Essas
leis são tão estranhas que Niels Bohr, um dos físicos mais importantes da área,
disse: “Se alguém falar que consegue pensar em física quântica sem ficar zonzo,
é porque certamente não a compreendeu”.
Um
exemplo: se você correr de encontro a uma parede, vai bater e se machucar. Mas
se um elétron fizer o mesmo, pode atravessar a parede. Aliás, nem precisa
atravessar: provavelmente ele já está na sua sala e na do vizinho ao mesmo
tempo.
É
nesse campo maluco da ciência que os próximos supercomputadores estão sendo
desenvolvidos.
Qual a diferença?
Um
computador clássico faz cálculos processando uma etapa de cada vez. Eles já
estão bem rápidos porque os transistores, as unidades que contêm as informações
em bits (bit é a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou
transmitida), foram ficando menores e mais próximos.
Mas
as operações para as pesquisas científicas estão maiores e mais complexas.
Chegamos a um ponto em que certos cálculos levariam milhares de anos para ser
concluídos até pelo computador mais poderoso do mundo (veja texto ao final da
reportagem). Agora, imagine se você pudesse teclar ao mesmo tempo em milhões de
computadores.
Voltemos
aos bits para entender a diferença. Os computadores clássicos trabalham com
sistemas binários, porque os bits só podem estar ligados ou desligados. Na
linguagem da computação, eles marcam 1 ou 0.
Mas
os qubits, os bits quânticos, são bem mais versáteis, porque têm a propriedade
da superposição: eles podem estar nas posições 1 e 0 ao mesmo tempo. A vantagem
está no número de combinações possíveis entre as unidades que contêm
informações.
Para
montar um computador quântico, precisamos de átomos isolados. Retire o elétron
do átomo e prenda-o em um cristal de material estável, tantas vezes quantas
julgar necessário… Há cientistas que já conseguem montar “transistores” com
qubits de verdade.
O Eniac, primeiro “cérebro eletrônico”: 167 m2 de
espaço ocupado
Em 2012, uma equipe da Universidade
de Nova Gales do Sul (Austrália) pôs dois qubits lado a lado e fez o primeiro
cálculo com tecnologia quântica da história.
Segundo
Andrew Dzurak, um dos pesquisadores, eles montaram os circuitos usando silício,
que pode ser explorado em escala industrial. “O problema é que os qubits
precisam de temperaturas muito baixas, que só conseguimos atingir com máquinas
que têm o tamanho de quatro geladeiras juntas.
Então,
não dá para imaginar que teremos um computador quântico no bolso tão cedo”, diz
Dzurak.
As
dificuldades não param aí. Além de isolar elétrons e deixar a máquina numa
temperatura mais baixa do que a de Plutão (-273° centígrados), é preciso manter
os qubits em sincronia.
“Hoje,
alguns laboratórios conseguem manter a sincronia com um número pequeno de
qubits e apenas durante poucas operações”, explica Andrew Millis, da
Universidade Columbia, em Nova York.
Questão de tempo
Em
1947, o primeiro transistor tinha um metro quadrado e parecia uma mesa de
centro. Quase 70 anos depois, temos chips que cabem na ponta do dedo e contêm 1
bilhão de transistores medindo 22 nanômetros – 5 mil vezes menor que a
espessura de um fio de cabelo.
Os
computadores que temos já não são rápidos o suficiente? Depende do que é
suficiente para cada um. Um jornalista, por exemplo, usa “só” a internet, as
redes sociais, os programas de texto, o e-mail… Mas um cientista espacial
precisa fazer simulações complexas, com tempo e distância inimagináveis. Para
ele, o computador de hoje deixa a desejar.
O
limite dos sistemas mecânicos está no tamanho. Quanto menores, mais rápidos e
práticos. Agora, se ficar pequeno demais, vai ser difícil controlar o
comportamento dos bits.
Os computadores quânticos não são uma evolução dos clássicos.
Os computadores quânticos não são uma evolução dos clássicos.
Trata-se
de uma tecnologia diferente, para executar tarefas que os processadores
tradicionais não conseguem executar. A indústria farmacêutica, por exemplo, vai
desenvolver medicamentos simulando todos os efeitos possíveis antes de
testá-los nos pacientes. Cientistas vão navegar em bancos com bilhões de dados,
como quem busca o telefone da pizzaria na internet.
A
disputa não está para brincadeira. Equipes dos principais centros de pesquisa
do mundo estão investindo nisso. A Microsoft tem um time de primeira linha
dedicado a pesquisar os qubits. O Google e a Nasa se juntaram para explorar as
máquinas produzidas pela canadense D-Wave.
O
primeiro protótipo D-Wave, de 2007, tinha 16 qubits; já a terceira geração, o
D-Wave 2X, de 2015, tem mais de 1.000 qubits e faz operações 600 vezes mais
rápido que um computador clássico. O D-Wave ainda é visto com desconfiança
pelos cientistas de outros laboratórios, mas é o sinal mais concreto de uma
jornada irreversível.
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Desafio infindável
O
vendedor tem de viajar a 14 cidades para oferecer seus produtos. Ele quer
trabalhar usando a rota mais curta, mas há 1011 rotas possíveis. Um computador
clássico, que trabalha numa velocidade de 109 operações por segundo, levaria
100 segundos para resolver o enigma. Agora imagine que o vendedor vai a 22
cidades.
Ele
tem agora 1019 rotas possíveis. O mesmo computador levaria 1.600 anos para dar
a resposta. E, se pensarmos em 28 cidades, a solução demoraria a idade do
universo.
Texto: Inês Salles
Por: Revista PLANETA.
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