Um dos principais físicos brasileiros, Luiz Davidovich acredita que em breve veremos supercomputadores quânticos em ação, num salto que promete mudar a forma como estudamos fenômenos naturais complexos, como a circulação atmosférica e o movimento de elétrons em materiais supercondutores.
Colaborador do francês Serge Haroche, ganhador do Nobel de Física de 2012, o professor da UFRJ destaca que as experiências desenvolvidas por Haroche e o americano David Wineland, outro premiado deste ano, são fundamentais para transformarem esta nova geração de supercomputadores em realidade.
A manipulação de partículas
Haroche e Wineland conseguiram pela primeira vez manipular partículas quânticas – um único átomo, elétron ou fóton, por exemplo – sem destruir as informações nelas contidas. O comportamento de uma partícula quântica, que pode estar em múltiplos estados mutualmente excludentes ao mesmo tempo (superposição), é um dos conceitos mais bizarros surgidos com a mecânica quântica desde sua aurora, no início do século 20. Ele foi ilustrado pelo físico austríaco Erwin Schrödinger nos anos 30, com sua famosa experiência mental de um gato preso numa caixa que pode estar vivo e morto ao mesmo tempo. Esta superposição de estados de uma partícula isolada era considerada impossível de ser diretamente observada antes dos experimentos de Haroche e Wineland. “A capacidade de controlar sistemas quânticos individuais é condição necessária para a computação quântica”, explica. “Mas ainda há problemas sérios a serem enfrentados. O principal é que a superposição quântica é muito frágil e se perde quando os átomos interagem com o ambiente, que pode ser de outros átomos ou um fóton. E, para fazermos um computador quântico, precisaremos de vários átomos em superposição. Mas é interessante ver como nesta área a pesquisa fundamental combina com a aplicada.”
Assim, Davidovich aposta que em um prazo relativamente curto, de cinco anos, os computadores quânticos já serão usados, pelo menos, para algumas finalidades. Isso porque, diferente dos computadores clássicos – em que a menor unidade de informação é o “bit”, que pode assumir os valores de 0 ou 1 –, num computador quântico esta unidade é chamada “quantum bit” ou “qubit” e pode de ter valor 0 e 1 ao mesmo tempo. Assim, dois qubits podem ter simultaneamente quatro valores – 00, 01, 10 e 11 – com cada qubit adicional dobrando sua capacidade total, o que faz com que um computador com apenas 300 qubits possa guardar 2 elevado à 300ª potência de valores, um número maior do que a quantidade de átomos no Universo. “Já vemos demonstrações de computadores quânticos para simulações de fenômenos naturais que, se fossem feitas em computadores clássicos, consumiriam uma quantidade de memória inatingível atualmente”, diz.
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[Cesar Baima, de O Globo]