A história da computação quântica
A pré-história da computação quântica começa no início do século XX, quando os físicos começaram a perceber que basicamente tinham perdido o controlo sobre a realidade.
Primeiro, as explicações aceites no mundo subatómico revelaram-se incompletas. Electrões e outras partículas não se alinhavam perfeitamente. Às vezes, agiam como ondas. A mecânica quântica surgiu para explicar tais peculiaridades, mas introduziu questões preocupantes. Por exemplo, esta nova matemática implicava que as propriedades físicas do mundo subatómico, como a posição de um electrão, realmente não existiam até que fossem observadas.
Não é simples de entender, logo complicado de explicar. De tal forma que um ano antes de ganhar um Nobel pelas suas contribuições à teoria quântica, o próprio Richard Feynman, da Caltech, disse que «ninguém entende a mecânica quântica».
A maneira como vivenciamos o mundo simplesmente não é compatível com esta “teoria”. Mas algumas pessoas entenderam esta temática o suficiente para redefinir a nossa compreensão do universo. E na década de 1980, alguns deles – incluindo Feynman - começaram a questionar se os fenómenos quânticos como as partículas subatómicas poderiam ser usados para processar informações. A teoria básica ou modelo para computadores quânticos que tomaram forma nos anos oitenta e noventa ainda hoje orientam as empresas que trabalham nesta tecnologia.
A exigência dos qubits
Smartwatches, smartphones e o supercomputador mais rápido do mundo basicamente fazem a mesma coisa: realizam cálculos codificando informações como bits digitais, também conhecidos como 0s e 1s. Os computadores quânticos também fazem cálculos usando bits. Até porque, dizem claramente os especialistas, querem que eles comuniquem com os dados e computadores actuais. Mas os bits quânticos, ou qubits, têm propriedades únicas e poderosas que permitem que um grupo faça muito mais do que um número equivalente de bits convencionais.
Se para resolver alguns problemas os computadores “normais” teriam de consumir muito tempo, um computador quântico é capaz de encontrar uma solução em muito menos etapas do que um computador convencional precisaria. O algoritmo de Grover, um famoso algoritmo de busca quântica, pode encontrar um nome numa lista telefónica com cem milhões de entradas em apenas dez mil operações. Um algoritmo de pesquisa clássico precisaria, em média, de cinquenta milhões de operações. Uma das razões pela qual não temos computadores quânticos de uso “útil” hoje em dia é que os qubits são extremamente exigentes.
Os chamados «efeitos quânticos» que têm de controlar são muito delicados e o calor ou o ruído disperso podem virar 0s e 1s, ou eliminar uma superposição crucial. Na prática, os qubits têm de ser cuidadosamente protegidos e operados a temperaturas muito baixas, às vezes apenas fracções de grau acima do zero absoluto. O que torna tudo (ainda) mais complicado.
Quântico comercial?
A recente euforia no que diz respeito à computação quântica deve-se ao progresso em tornar os qubits menos, digamos, escamosos. Isso dá aos pesquisadores a confiança de começar a agrupar os dispositivos em grupos maiores. A Startup Rigetti Computing anunciou a construção de um processador com 128 qubits feitos com circuitos de alumínio que são super-arrefecidos para torná-los supercondutores.
A Google e a IBM anunciaram os seus próprios chips com 72 e 50 qubits, respectivamente. Valores que os especialistas dizem estar longe de permitir fazer um trabalho prático com um computador quântico – provavelmente exigiria pelo menos milhares de qubits. Mas recordemos que, em 2016, os melhores chips dessas empresas tinham apenas qubits em dígitos únicos. Ou seja, após atormentar os cientistas da computação por 30 anos, a computação quântica prática pode não estar exactamente próxima, mas pelo menos começou a sentir-se muito mais próxima.
