{"id":64498,"date":"2017-04-26T07:54:31","date_gmt":"2017-04-26T10:54:31","guid":{"rendered":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/?p=64498"},"modified":"2017-04-26T07:55:09","modified_gmt":"2017-04-26T10:55:09","slug":"para-atender-as-necessidades-da-ciencia-computadores-baseados-nas-leis-quanticas-estao-a-caminho","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/para-atender-as-necessidades-da-ciencia-computadores-baseados-nas-leis-quanticas-estao-a-caminho\/","title":{"rendered":"Para atender \u00e0 ci\u00eancia, computadores baseados nas leis qu\u00e2nticas est\u00e3o a caminho"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>No mundo todo, cientistas tentam produzir um computador que funcione conforme as leis da f\u00edsica qu\u00e2ntica. Uma equipe canadense afirma at\u00e9 que eles j\u00e1 est\u00e3o entre n\u00f3s. Nem os mais c\u00e9ticos, por\u00e9m, duvidam que esses aparelhos ser\u00e3o realidade nos pr\u00f3ximos dez anos. Os computadores qu\u00e2nticos da primeira gera\u00e7\u00e3o ter\u00e3o o tamanho de uma caminhonete, v\u00e3o custar milh\u00f5es de d\u00f3lares e consumir mais energia do que as tomadas da sua casa podem suportar.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, \u00e9 prov\u00e1vel que o tablet ou o celular que voc\u00ea j\u00e1 tem continuem a ser mais eficientes nas tarefas do dia a dia. Ent\u00e3o, por que tanto investimento? \u00c9 que, para a ci\u00eancia, os computadores qu\u00e2nticos ser\u00e3o revolucion\u00e1rios: v\u00e3o fazer c\u00e1lculos hoje imposs\u00edveis at\u00e9 para supercomputadores, numa velocidade incr\u00edvel. Alguns prot\u00f3tipos j\u00e1 foram apresentados, mas nenhum ainda provou ser muito pr\u00e1tico. \u00c9 um caminho dif\u00edcil, porque a f\u00edsica qu\u00e2ntica \u00e9 esquisita e imprevis\u00edvel. Uma amostra disso: segundo as leis qu\u00e2nticas, os computadores v\u00e3o fazer opera\u00e7\u00f5es em universos paralelos, em v\u00e1rias dimens\u00f5es ao mesmo tempo. Por isso ser\u00e3o t\u00e3o r\u00e1pidos.<\/p>\n

O mundo que percebemos segue a mec\u00e2nica de Newton. Se um objeto cair de uma mesa, sabemos intuitivamente onde ele vai parar. J\u00e1 no mundo da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica, leis diferentes determinam os movimentos dos \u00e1tomos e das part\u00edculas subat\u00f4micas, como os el\u00e9trons e n\u00eautrons. Essas leis s\u00e3o t\u00e3o estranhas que Niels Bohr, um dos f\u00edsicos mais importantes da \u00e1rea, disse: \u201cSe algu\u00e9m falar que consegue pensar em f\u00edsica qu\u00e2ntica sem ficar zonzo, \u00e9 porque certamente n\u00e3o a compreendeu\u201d.<\/p>\n

Um exemplo: se voc\u00ea correr de encontro a uma parede, vai bater e se machucar. Mas se um el\u00e9tron fizer o mesmo, pode atravessar a parede. Ali\u00e1s, nem precisa atravessar: provavelmente ele j\u00e1 est\u00e1 na sua sala e na do vizinho ao mesmo tempo. \u00c9 nesse campo maluco da ci\u00eancia que os pr\u00f3ximos supercomputadores est\u00e3o sendo desenvolvidos.<\/p>\n

Qual a diferen\u00e7a?<\/strong><\/h4>\n

Um computador cl\u00e1ssico faz c\u00e1lculos processando uma etapa de cada vez. Eles j\u00e1 est\u00e3o bem r\u00e1pidos porque os transistores, as unidades que cont\u00eam as informa\u00e7\u00f5es em bits (bit \u00e9 a menor unidade de informa\u00e7\u00e3o que pode ser armazenada ou transmitida), foram ficando menores e mais pr\u00f3ximos. Mas as opera\u00e7\u00f5es para as pesquisas cient\u00edficas est\u00e3o maiores e mais complexas. Chegamos a um ponto em que certos c\u00e1lculos levariam milhares de anos para ser conclu\u00eddos at\u00e9 pelo computador mais poderoso do mundo (veja texto ao final da reportagem). Agora, imagine se voc\u00ea pudesse teclar ao mesmo tempo em milh\u00f5es de computadores.<\/p>\n

Voltemos aos bits para entender a diferen\u00e7a. Os computadores cl\u00e1ssicos trabalham com sistemas bin\u00e1rios, porque os bits s\u00f3 podem estar ligados ou desligados. Na linguagem da computa\u00e7\u00e3o, eles marcam 1 ou 0. Mas os qubits, os bits qu\u00e2nticos, s\u00e3o bem mais vers\u00e1teis, porque t\u00eam a propriedade da superposi\u00e7\u00e3o: eles podem estar nas posi\u00e7\u00f5es 1 e 0 ao mesmo tempo. A vantagem est\u00e1 no n\u00famero de combina\u00e7\u00f5es poss\u00edveis entre as unidades que cont\u00eam informa\u00e7\u00f5es. Para montar um computador qu\u00e2ntico, precisamos de \u00e1tomos isolados. Retire o el\u00e9tron do \u00e1tomo e prenda-o em um cristal de material est\u00e1vel, tantas vezes quantas julgar necess\u00e1rio\u2026 H\u00e1 cientistas que j\u00e1 conseguem montar \u201ctransistores\u201d com qubits de verdade.<\/p>\n

\"O<\/a>
O Eniac, primeiro \u201cc\u00e9rebro eletr\u00f4nico\u201d: 167 m2 de espa\u00e7o ocupado<\/figcaption><\/figure>\n

Em 2012, uma equipe da Universidade de Nova Gales do Sul (Austr\u00e1lia) p\u00f4s dois qubits lado a lado e fez o primeiro c\u00e1lculo com tecnologia qu\u00e2ntica da hist\u00f3ria. Segundo Andrew Dzurak, um dos pesquisadores, eles montaram os circuitos usando sil\u00edcio, que pode ser explorado em escala industrial. \u201cO problema \u00e9 que os qubits precisam de temperaturas muito baixas, que s\u00f3 conseguimos atingir com m\u00e1quinas que t\u00eam o tamanho de quatro geladeiras juntas. Ent\u00e3o, n\u00e3o d\u00e1 para imaginar que teremos um computador qu\u00e2ntico no bolso t\u00e3o cedo\u201d, diz Dzurak.<\/p>\n

As dificuldades n\u00e3o param a\u00ed. Al\u00e9m de isolar el\u00e9trons e deixar a m\u00e1quina numa temperatura mais baixa do que a de Plut\u00e3o (-273\u00b0 cent\u00edgrados), \u00e9 preciso manter os qubits em sincronia. \u201cHoje, alguns laborat\u00f3rios conseguem manter a sincronia com um n\u00famero pequeno de qubits e apenas durante poucas opera\u00e7\u00f5es\u201d, explica Andrew Millis, da Universidade Columbia, em Nova\u00ad York.<\/p>\n

Quest\u00e3o de tempo<\/strong><\/h4>\n

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 cont\u00eam 1 bilh\u00e3o de transistores medindo 22 nan\u00f4metros \u2013 5 mil vezes menor que a espessura de um fio de cabelo. Os computadores que temos j\u00e1 n\u00e3o s\u00e3o r\u00e1pidos o suficiente? Depende do que \u00e9 suficiente para cada um. Um jornalista, por exemplo, usa \u201cs\u00f3\u201d a internet, as redes sociais, os programas de texto, o e-mail\u2026 Mas um cientista espacial precisa fazer simula\u00e7\u00f5es complexas, com tempo e dist\u00e2ncia inimagin\u00e1veis. Para ele, o computador de hoje deixa a desejar.<\/p>\n

O limite dos sistemas mec\u00e2nicos est\u00e1 no tamanho. Quanto menores, mais r\u00e1pidos e pr\u00e1ticos. Agora, se ficar pequeno demais, vai ser dif\u00edcil controlar o comportamento dos bits.
\nOs computadores qu\u00e2nticos n\u00e3o s\u00e3o uma evolu\u00e7\u00e3o dos cl\u00e1ssicos. Trata-se de uma tecnologia diferente, para executar tarefas que os processadores tradicionais n\u00e3o conseguem executar. A ind\u00fastria farmac\u00eautica, por exemplo, vai desenvolver medicamentos simulando todos os efeitos poss\u00edveis antes de test\u00e1-los nos pacientes. Cientistas v\u00e3o navegar em bancos com bilh\u00f5es de dados, como quem busca o telefone da pizzaria na internet.<\/p>\n

A disputa n\u00e3o est\u00e1 para brincadeira. Equipes dos principais centros de pesquisa do mundo est\u00e3o 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 m\u00e1quinas produzidas pela canadense D-Wave. O primeiro prot\u00f3tipo D-Wave, de 2007, tinha 16 qubits; j\u00e1 a terceira gera\u00e7\u00e3o, o D-Wave 2X, de 2015, tem mais de 1.000 qubits e faz opera\u00e7\u00f5es 600 vezes mais r\u00e1pido que um computador cl\u00e1ssico. O D-Wave ainda \u00e9 visto com desconfian\u00e7a pelos cientistas de outros laborat\u00f3rios, mas \u00e9 o sinal mais concreto de uma jornada irre\u00advers\u00edvel.<\/p>\n

Desafio infind\u00e1vel<\/strong><\/h3>\n

O vendedor tem de viajar a 14 cidades para oferecer seus produtos. Ele quer trabalhar usando a rota mais curta, mas h\u00e1 1011 rotas poss\u00edveis. Um computador cl\u00e1ssico, que trabalha numa velocidade de 109 opera\u00e7\u00f5es por segundo, levaria 100 segundos para resolver o enigma. Agora imagine que o vendedor vai a 22 cidades. Ele tem agora 1019 rotas poss\u00edveis. O mesmo computador levaria 1.600 anos para dar a resposta. E, se pensarmos em 28 cidades, a solu\u00e7\u00e3o demoraria a idade do universo.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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