Para falar sobre Processamento Quântico, primeiro é necessário entender o conceito teórico do qual ele surge: a Mecânica Quântica, que nos oferece novas formas de processamento e transmissão de informações e dados..

A mecânica quântica é a área da física que estuda a natureza em escalas espaciais muito pequenas. Sistemas atômicos e subatômicos, suas interações com a radiação eletromagnética, em termos de quantidades observáveis, são baseados na observação de que todas as formas de energia são liberadas em unidades discretas ou pacotes chamados quanta. Surpreendentemente, a teoria quântica normalmente permite apenas cálculos probabilísticos ou estatísticos das características observadas das partículas elementares, entendidas em termos de funções de onda..

      Ilustração: Esquema da função de onda monoelétrica em 3D

O Processamento Quântico é um paradigma de computação distinto da informática ou computação clássica. Baseia-se no uso de qubits, uma combinação especial de uns e zeros. Os bits da computação clássica podem estar em 1 ou em 0, mas apenas em um estado por vez; enquanto os qubits podem ter os dois estados simultaneamente. Isso leva a novas portas lógicas que possibilitam novos algoritmos

Uma mesma tarefa pode ter diferentes complexidades na computação clássica e na computação quântica, o que gerou grande expectativa, pois alguns problemas intratáveis se tornam tratáveis.

IIlustração: Representação do Bit Clássico versus Qubit

A abordagem do computador quântico é resolver problemas de uma maneira fundamentalmente nova. Pesquisadores esperam que, com essa nova abordagem de computação, possam começar a explorar alguns problemas que nunca poderiam ser resolvidos de outra forma. A razão para construir esse tipo de computador é porque acredita-se que, um dia, eles realizarão muitas coisas realmente importantes, como ajudar a entender melhor a natureza, talvez ajudar a criar uma nova medicina para ajudar as pessoas..

A Dra. Talia Gershon (Diretora de Estratégia de Pesquisa e Iniciativas de Crescimento na IBM) descreve a computação quântica, de maneira geral, como uma combinação de três fatores: a sobreposição de giros, o emaranhamento de dois objetos e a interferência, que ajuda a controlar os estados quânticos e amplificar os tipos de sinais que levam à resposta correta, e em seguida cancelar os tipos de sinais que levam à resposta incorreta.

A sobreposição e o emaranhamento, fenômenos quânticos sem análogo clássico, oferecem métodos de armazenamento, processamento e transmissão de informações muito mais eficientes do que qualquer protocolo clássico do Bit.t.

Esses métodos têm seus problemas e precisam evitar que a informação quântica vaze para o ambiente, um processo conhecido como decoerência; ruído que degrada as propriedades quânticas de todo sistema. Várias técnicas desenvolvidas nos últimos anos têm alcançado avanços promissores nessa direção..

A IBM apresentou seu primeiro computador quântico comercial: o IBM Q System One. Eles combinaram a computação quântica com a tradicional, em um sistema de 20 qubits para pesquisa e grandes cálculos

O IBM Q System One é uma plataforma que inclui::

• Hardware Avançado.

• Sistemas Integrados.

• Serviços em Nuvem

Ilustração: Processador Quântico IBM Q System

Empresas como Google, Rigetti, IonQ e Microsoft também estão envolvidas no desenvolvimento dessas pesquisas. Instituições como a NASA e o Max Planck-Harvard Research Center for Quantum Optics também têm avanços na área.

 

Os governos também fizeram importantes investimentos em pesquisa e desenvolvimento dessas novas tecnologias. Em 2018, foi relatado que os EUA investiram aproximadamente US$ 1,2 bilhão, a China US$ 10 bilhões e a União Europeia pelo menos 1 bilhão de euros.

O poder da computação quântica a torna candidata para aplicação em áreas que exigem imenso poder de cálculo, onde são necessárias ferramentas de processamento muito mais poderosas.