O computador quântico é um computador que utiliza princípios da física quântica para operar. A diferença entre ele e o computador eletrônico está na unidade de informação conhecida como bit. Esta é uma abreviação do termo inglês binary digit, “dígito binário”.
Na computação clássica, os bits podem ter dois valores: 0 e 1, significando, respectivamente, corte ou passagem de energia. Um exemplo da funcionalidade desses bits é que um conjunto de oito bits, conhecido como byte, é o suficiente para que um computador represente um número de 0 a 255.
Já no computador quântico, a unidade de informação é o qubit. Os bits quânticos, como também são chamados, são partículas de nível subatômico, como o spin de um elétron ou um fóton. Em vez de assumir valores binários, o qubit utiliza uma propriedade importante da física quântica: a superposição. Isso significa que além dos valores já conhecidos, 0 e 1, o qubit pode representar várias combinações desses dois valores ao mesmo tempo.
Outro aspecto singular de sistemas quânticos como os qubits é o entrelaçamento, uma propriedade ainda obscura para a ciência. Basicamente, duas partículas interligadas reagem de forma semelhante mesmo quando postas à distância. Assim, quando o estado de uma é alterado, o da outra também é.
Essas duas características da física quântica são importantes para o desempenho do computador. Em comparação com o exemplo dado acima da computação convencional, um processador quântico pode representar qualquer número entre 0 e 255 ao mesmo tempo com 8 qubits.
O termo “supremacia quântica” é usado para descrever uma situação em que um computador quântico é capaz de realizar uma tarefa que seria impossível com um computador tradicional.
Um exemplo prático disso é o experimento conduzido pela Google em 2019, liderado pelo físico John Martinis, da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara. Nele, o computador quântico da empresa, o Sycamore, foi usado para fazer um cálculo complexo: descobrir se um gerador de números aleatórios realmente funcionava. Isso levaria cerca de dez mil anos para ser resolvido no mais potente computador eletrônico do mundo. No entanto, levou apenas 200 segundos com o Sycamore.
Embora o feito seja surpreendente, a aplicabilidade limitada dos computadores quânticos ainda é questionada. Além disso, há tarefas que são mais bem executadas por computadores convencionais.
Outro aspecto negativo é que os qubits são muito sensíveis e podem perder suas propriedades quânticas com facilidade. Leves vibrações, variação de temperatura e colisão com moléculas de ar são o suficiente para causar a chamada “decoerência quântica”. Em resumo, isso significa que o sistema para de funcionar.
Mesmo com essas limitações, os computadores quânticos ainda se mostram promissores. Eles são principalmente requisitados para solucionar problemas que envolvem um grande número de combinações e variáveis.
O computador quântico é especializado em resolver certos tipos de problemas. Um deles é a criptografia, já que a codificação de dados realizada por computadores eletrônicos pode ser facilmente decifrada com o uso de computadores quânticos.
Isso pode parecer assustador em um primeiro momento, pois significaria uma vulnerabilidade das informações armazenadas on-line e criptografadas de modo convencional. No entanto, a ciência avança para utilizar métodos de encriptação quântica a fim de melhorar a segurança de dados digitais.
Outra aplicação importante da computação quântica é no desenvolvimento de inteligências artificiais (IA). Isso porque a IA se baseia no aprendizado por experiência. Assim, ela lida com diferentes possibilidades de escolha. Um computador quântico da empresa canadense D-Wave, por exemplo, está sendo usado pela Lockheed Martin, empresa de produtos aeroespaciais, para o desenvolvimento de um software de piloto automático.
O computador quântico pode também apresentar diversos benefícios quando utilizado para previsão do tempo. Pela grande quantidade de variáveis envolvidas, o computador quântico leva vantagem sobre o convencional em termos de rapidez na análise.
Computadores quânticos também podem ser usados para criar modelos climáticos mais precisos. Dessa forma, eles auxiliam no estudo de impactos ambientais provocados pela ação humana. Como resultado, os computadores quânticos podem ser eficazes na luta contra o aquecimento global.
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