Começou no início do século XX, quando as explicações aceites do mundo subatómico se revelaram incompletas. Assim, a mecânica quântica surgiu como uma forma de compreender todas estas peculiaridades, mas introduziu novos problemas e conceitos.

A Enciclopédia Wired para a Computação Quântica

A computação quântica está a transformar-se de uma disciplina teórica para uma tecnologia prática com potencial para revolucionar diversos campos. Esta enciclopédia oferece um guia abrangente sobre os conceitos fundamentais desta tecnologia emergente.

Conceitos Básicos

Bit Quântico (Qubit): Ao contrário dos bits clássicos que só podem ser 0 ou 1, os qubits podem existir em múltiplos estados simultaneamente graças ao princípio da sobreposição. Esta propriedade permite que os computadores quânticos processem enormes quantidades de informação em paralelo.

Sobreposição: Estado em que um qubit existe como combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo, permitindo que os computadores quânticos realizem múltiplos cálculos simultaneamente.

Entrelaçamento Quântico: Fenómeno onde dois ou mais qubits ficam conectados de tal forma que o estado de um afeta instantaneamente o outro, independentemente da distância que os separa. Einstein chamou-lhe “ação fantasmagórica à distância”.

Algoritmos Quânticos

Os algoritmos quânticos aproveitam as propriedades únicas da mecânica quântica para resolver problemas específicos mais eficientemente que os computadores clássicos:

Algoritmo de Shor: Desenvolvido por Peter Shor em 1994, pode fatorizar números grandes exponencialmente mais rápido que os melhores algoritmos clássicos, representando uma ameaça potencial para os sistemas de criptografia atuais.

Algoritmo de Grover: Criado por Lov Grover, permite pesquisas em bases de dados não estruturadas com uma vantagem quadrática sobre métodos clássicos.

Desafios e Limitações

Decoerência Quântica: Os qubits são extremamente sensíveis ao ambiente, perdendo suas propriedades quânticas (decoerência) quando interagem com o mundo exterior. Isto obriga os computadores quânticos a operarem em temperaturas próximas do zero absoluto e em ambientes isolados.

Correção de Erros: Devido à natureza frágil dos qubits, são necessários sistemas sofisticados de correção de erros para manter a fiabilidade dos cálculos quânticos.

Aplicações Potenciais

A computação quântica promete avanços significativos em vários campos:

Criptografia: Desenvolvimento de novos métodos criptográficos resistentes a ataques quânticos.
Química e Ciência de Materiais: Simulação precisa de moléculas e materiais para descobrir novos medicamentos e materiais.
Inteligência Artificial: Aceleração de algoritmos de aprendizagem automática e processamento de dados complexos.
Otimização: Resolução de problemas complexos de otimização em logística, finanças e outros setores.

Estado Atual da Tecnologia

Empresas como IBM, Google, Microsoft e startups especializadas estão a desenvolver computadores quânticos cada vez mais potentes. Em 2019, o Google alegou ter alcançado a “supremacia quântica” com o seu processador Sycamore, realizando em minutos um cálculo que levaria milhares de anos num supercomputador clássico.

Apesar dos avanços, os computadores quânticos práticos e universais ainda estão em desenvolvimento, com desafios significativos a superar antes da sua adoção generalizada.

Índice

Términos básicos

01｜Cuanto / quantum

02｜Mecánica cuántica / quantum mechanics

03｜Superposición / superposition

04｜Medición

05｜Entrelazamiento cuántico

06｜Experimento de la doble rendija

07｜Determinismo y teoría de la probabilidad / determinism and probability theory

08｜Esfera de Bloch Historia

09｜Rolf Landauer

10｜Richard P. Feynman