ABRIL 2018

Q vem de Quantum

Diga adeus aos 1s e 0s, abandone a Lei de Moore e siga a tendência de investimento: seja bem-vindo à maior das "next-big-things".

Vamos começar com o básico.

A mecânica quântica é uma teoria fundamental da física. Simplificando, ela descreve a natureza nas menores escalas de níveis de energia de átomos e partículas subatômicas. Um computador quântico é um computador que faz uso direto de fenômenos de mecânica quântica, como a sobreposição (a capacidade de partículas subatômicas existirem em mais de um estado a qualquer momento) e emaranhamento (a correlação de dois sistemas diferentes), para realizar operações em dados. Com a sobreposição dos estados 1 e 0, os qubits podem codificar mais informações do que um bit tradicional. Com qubits emaranhados, poderíamos codificar um número exponencialmente maior de estados. Portanto, "n" qubits podem representar um input de 2n ao mesmo tempo, acelerando significativamente a operação. Para colocar isso em contexto, um computador quântico pode resolver - em apenas algumas horas ou dias - problemas complexos que os computadores de hoje levariam bilhões de anos para resolver.

Adeus 1s e 0s?

É isso aí. Na computação tradicional, um bit é uma unidade básica de informação com apenas dois estados - zero e um, e com uma medida determinística. Na computação quântica, um qubit é uma unidade de informação com um número infinito de estados: zero, um ou um estado entre zero e um com um certo valor de probabilidade. Então, a medição não é mais determinística, mas probabilística.

Ok, estou perdido.

Sem problemas. Divirta-se com o Quantum Game para entender melhor a diferença entre computadores tradicionais e computadores quânticos. Além disso, recomendamos que você leia a explicação sobre computação quântica da Hackernoon.

Por que agora?

Empresas privadas e pesquisadores estão trabalhando para dar vida aos computadores quânticos porque acreditam que os dispositivos superarão grandemente os supercomputadores clássicos. Neste sentido, voltamos aos anos 70 com máquinas enormes em laboratórios, trabalhando em temperaturas de quase 0 Kelvin para algumas arquiteturas.

Atualmente, estamos na era da "supremacia quântica". Isso se refere ao desafio de um computador quântico resolver um problema que um computador clássico não consegue. Alguns pesquisadores acham que isso poderá acontecer quando computadores quânticos atingirem 100 qubits. Hoje, o Google é quem chegou mais perto, com seu novo processador quântico de 72 qubits chamado Bristlecone.

O desafio está lançado!

Calma. Os computadores quânticos ainda não são computadores de uso geral e a maioria dos computadores de hoje fazem recozimentos quânticos (do inglês quantum annealing). Estes são utilizados principalmente para problemas em que o espaço de pesquisa é discreto, com muitos mínimos locais. Esses computadores já podem resolver alguns problemas muito mais rapidamente que os atuais. É o caso do DWave.

Para que podemos usar computadores quânticos?

A resposta é: o céu é o limite. Pense na segurança da criptografia atual que depende da dificuldade computacional de certos problemas matemáticos. Bem, os computadores quânticos serão capazes de resolvê-los com muito mais facilidade. A NSA, National Security Agency, já está atualizando padrões para o mundo "pós-quântico". E como o Machine Learning e a Análise de Dados são baseados em métodos de amostragem e otimização, a capacidade de melhorar essas técnicas levará a melhores recursos de aprendizado de máquinas.

Onde mais?

Mais e mais aplicações estão surgindo. Por exemplo, manufatura, com seus desafios de otimização da cadeia de suprimentos, e serviços financeiros, com a otimização do portfólio de risco e de detecção de fraudes. Além disso, o poder de processamento quântico de apenas 50 qubits já está alcançando resultados em áreas como enovelamento de proteínas, descoberta de medicamentos e ciência de materiais. É compreensível que esteja atraindo tantos investimentos.

Quem está investindo?

Os investimentos em computação quântica estão aumentando mês a mês. Os players mais fortes são a IBM, a Microsoft com seus programas Liquid e Q# language, e o Google com Playground. A IBM anunciou este ano a disponibilidade do QCloud, que sua comunidade de parceiros e desenvolvedores podem usar para construir aplicativos através de um computador quântico usando-o "as a service".

Prepare-se para o futuro!

Em um ou dois anos, a supremacia quântica será uma realidade. Em cinco anos ou mais, algumas chaves RSA poderão ser quebradas por computadores quânticos, enquanto algoritmos de máquinas e de aprendizagem profunda poderão levar tempo demais para serem executados em supercomputadores normais para serem úteis. Provavelmente, levará de 10 a 15 anos para que exista uma arquitetura de PC quântico funcional. E talvez em um futuro distante, graças a um computador quântico, poderemos reunir a mecânica quântica e a relatividade para provar a teoria de tudo. Em outras palavras, como o universo funciona. Adeus, Sr. Hawking.


Fonte da foto da capa: Unsplash

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