Imagine um computador capaz de resolver em segundos cálculos de alta complexidade. Uma máquina com um potencial gigantesco para descriptografar emaranhados de códigos na velocidade do pensamento. Essa inovação já existe e promete transformar o mundo como o conhecemos.

Os computadores quânticos, que utilizam as leis da física quântica para expandir seu poder de processamento, estão sendo aprimorados em países como Estados Unidos, China e Alemanha. O Brasil, por sua vez, também está se destacando nessa corrida tecnológica.

A aplicação da computação quântica em áreas específicas pode resultar em ganhos e avanços extraordinários. Vários estados brasileiros já estão investindo em pesquisa e capacitação de profissionais para trabalhar com essa tecnologia. Um exemplo é Alagoas, que já destina recursos para pesquisas na área.

Como funcionam os computadores quânticos?

Para entender a operação dessas máquinas excepcionais, é importante conhecer as opiniões de especialistas. O pesquisador Gabriel Gomes de Oliveira, do Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer e membro do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), discute as vantagens e desafios da computação quântica. Outro especialista, Davi Barros, engenheiro de machine learning do Centro de Inovação Edge da Universidade Federal de Alagoas (Ufal), oferece uma visão sobre como essa tecnologia pode ser aplicada em diversos setores de Alagoas.

“Alagoas tem mostrado grande interesse em avançar na área de energias limpas, especialmente na energia solar. Acredito que a computação quântica pode contribuir significativamente, tanto no desenvolvimento de novos materiais quanto na otimização da infraestrutura de geração e transporte dessa energia. Vale ressaltar que os benefícios dessa tecnologia podem ser colhidos mesmo antes de Alagoas ter seu próprio computador quântico.”

Os computadores quânticos possuem um processador do tamanho de uma pastilha, capaz de realizar cálculos complexos de maneira exponencial. No entanto, o armazenamento e o processamento de informações exigem um super resfriamento, que é um processo caro. Esses computadores operam em temperaturas próximas ao zero absoluto, a temperatura mais baixa possível no universo.

“A manipulação de átomos, íons e moléculas é uma técnica de ponta. As limitações do substrato físico da computação quântica são significativas, demandando mais pesquisa na área”, observa Davi Barros.

Diferenças entre computadores clássicos e quânticos

Para entender como uma máquina quântica funciona, é necessário primeiro compreender os computadores clássicos:

• Os computadores clássicos utilizam bits, que são unidades de informação que operam em estado binário (0 ou 1). Eles realizam cálculos de forma sequencial, um passo de cada vez, o que pode levar bilhões de anos para resolver cálculos complexos.
• Os computadores quânticos, por outro lado, utilizam qubits, que podem estar em superposição de estados (0 e 1 simultaneamente), permitindo cálculos em paralelo e simulações complexas na velocidade do pensamento, utilizando princípios da física quântica.

Essa capacidade extraordinária possibilita a resolução de problemas complexos, simulações precisas de sistemas quânticos e a criação de padrões complexos a partir da análise de grandes conjuntos de dados.

Os computadores quânticos têm o potencial de revolucionar várias áreas da ciência. Gabriel Gomes de Oliveira destaca que a computação quântica já está sendo utilizada para diversos fins de pesquisa, como a criação de medicamentos mais avançados e a melhoria dos processos de cura de pacientes, além de desempenhar um papel importante na segurança cibernética.

Setores beneficiados pela computação quântica

A computação quântica pode beneficiar vários setores, incluindo a indústria, que representou cerca de 14% do PIB total de Alagoas no ano passado. Davi Barros enfatiza que essa tecnologia pode ser aplicada em diversas áreas:

• Química
• Ciência de materiais
• Logística
• Indústria pesada
• Segurança digital
• Finanças

O desenvolvimento de profissionais capacitados para lidar com software quântico pode ser iniciado imediatamente, já que o acesso a computadores quânticos na nuvem é uma realidade.

Desafios da computação quântica

Quais são os desafios para tornar a computação quântica comercialmente viável? Gabriel Gomes de Oliveira aponta algumas questões:

• Custo elevado
• Escalabilidade
• Estrutura de resfriamento necessária, já que muitos supercondutores exigem temperaturas extremas, variando de 0 até -273,15 °C
• Falta de mão de obra especializada
• Desafios de hardware, como a correção de erros quânticos
• Desafios de software e algoritmos

Segurança na era quântica

Com a capacidade de descriptografar códigos complexos em segundos, os computadores quânticos apresentam riscos à proteção de dados. No entanto, Gabriel Gomes de Oliveira acredita que esse problema será abordado com o próprio uso da tecnologia quântica.

“A economia digital não permanecerá desprotegida por muito tempo. Apesar da habilidade dos computadores quânticos de comprometer a criptografia atual representar uma ameaça concreta, a comunidade global de segurança já está trabalhando no desenvolvimento de soluções de criptografia pós-quântica. A segurança e proteção de dados continuarão a evoluir, adaptando-se a essa nova era tecnológica para preservar a privacidade e integridade da vida digital.”

O futuro da computação quântica

Os primeiros protótipos de computadores quânticos surgiram na década de 1980 e têm evoluído ao longo do tempo, graças ao trabalho colaborativo de diversos pesquisadores. Atualmente, grandes empresas como Microsoft, Google, IBM e Amazon estão na vanguarda da pesquisa e desenvolvimento dessa tecnologia, enquanto a China se destaca na produção de computadores quânticos em um ritmo acelerado.

Com tantos investimentos e pesquisas bilionárias, não deve demorar para que a humanidade comece a colher os frutos da revolução tecnológica quântica. “A expectativa é que a computação quântica se torne cada vez mais eficiente e que atinja sua maturidade, conforme apontam algumas pesquisas, em 2030”, conclui Gomes de Oliveira.