Criar medicamentos revolucionários, testar novos materiais para automóveis e simular como cenários de mercado podem afetar bancos — estas são apenas algumas das tarefas que poderiam levar meses ou anos para desenvolver, mesmo com os computadores mais avançados.
Mas e se esse tempo pudesse ser reduzido para minutos ou horas?
Esta é a promessa da computação quântica, um campo que vem sendo estudado há décadas e tem atraído crescente interesse — e investimentos — tanto de gigantes da tecnologia quanto de startups.
Nesta quarta-feira (12), a IBM revelou seu novo processador experimental Loon e o chip quântico Nighthawk, capazes de realizar cálculos mais complexos que seus antecessores. Nos últimos dois anos, Google, Microsoft e outras empresas de tecnologia também fizeram anúncios relacionados à tecnologia quântica.
A computação quântica pode potencialmente gerar um aumento de US$ 1,3 trilhão em valor em determinadas indústrias até 2035, segundo a McKinsey & Company, e por boas razões.
Especialistas acreditam que a computação quântica pode levar a avanços em áreas como criptografia, finanças, ciência e transportes, e a IBM afirma que a tecnologia pode resolver em minutos ou horas alguns problemas que computadores convencionais não-quânticos levariam milhares de anos para solucionar.
Mas ainda há um longo caminho pela frente. Dominar a computação quântica não é uma questão de atualizar computadores existentes. É uma abordagem totalmente diferente de computação que se baseia nos princípios da física quântica.
“Um avião de caça não é uma Ferrari mais rápida porque tem asas”, disse Sridhar Tayur, professor da Escola de Negócios Tepper da Universidade Carnegie Mellon. “A computação quântica não é apenas um computador clássico mais rápido, porque funciona com um princípio diferente.”
O que torna os computadores quânticos diferentes?
Os computadores armazenam e processam informações usando uma linguagem composta por zeros e uns, também conhecidos como “bits”. Mas a computação quântica usa “bits quânticos”, ou “qubits”.
Em vez de serem zero ou um, os qubits podem se comportar como zero ou um simultaneamente e existir em estados entre zero e um, permitindo que processem informações muito mais rapidamente.
Imagine uma moeda girando, como explicou Anna Stewart, da CNN. Os bits são como a moeda quando cai em cara ou coroa, enquanto os qubits são como a moeda enquanto está girando entre cara e coroa, ou se a moeda pudesse representar cara e coroa ao mesmo tempo.
Mas não espere que computadores quânticos substituam seu laptop ou smartphone
Esses tipos de computadores são ideais para resolver problemas complexos envolvendo química e matemática, tornando-os potencialmente revolucionários em áreas como saúde, estudos ambientais, finanças, ciência dos materiais e criptografia.
A BMW Group e a Airbus, por exemplo, estão trabalhando com a startup de computação quântica Quantinuum para pesquisar como a tecnologia poderia ser usada no desenvolvimento de células de combustível.
Enquanto isso, Accenture Labs, a empresa de biotecnologia Biogen e a companhia de computação quântica 1QBit estão colaborando em pesquisas relacionadas à descoberta de medicamentos.
Os computadores quânticos podem comparar moléculas muito maiores do que aquelas que os computadores clássicos conseguem processar, afirmou a Accenture em seu site.
“A grande esperança é que um computador quântico possa simular qualquer tipo de experimento químico ou biológico que você faria em laboratório”, disse Anand Natarajan, professor associado de engenharia elétrica e ciências da computação do MIT.
A computação quântica pode ser extremamente influente quando se trata de criptografia e cibersegurança, já que pode ser usada para quebrar códigos utilizados para proteger dados, afirmou Natarajan.
“Então essa também é uma grande motivação, garantir que nossos adversários não possam fazer isso e que tenhamos essa capacidade”, disse ele.
O Wall Street Journal reportou em outubro que algumas empresas de computação quântica estavam discutindo possíveis acordos com o Departamento de Comércio que forneceriam financiamento federal em troca de participação acionária.
Quando questionado, um porta-voz do Departamento de Comércio disse à CNN que “não está atualmente negociando participações acionárias com empresas de computação quântica.”
Corrida para dominar a computação quântica
Mas o setor tem uma série de desafios a superar antes que a computação quântica possa resolver dilemas modernos. Por exemplo, os qubits são extremamente frágeis, tornando-os muito suscetíveis a fatores externos como mudanças de temperatura ou luz.
O novo processador experimental Loon da IBM tenta abordar esse obstáculo demonstrando que existem componentes para construir um computador quântico tolerante a falhas em larga escala que pode funcionar efetivamente mesmo quando há erros presentes.
É um passo importante porque erros são inevitáveis, dado que os qubits são tão suscetíveis a interferências.
“Se eu apenas vibrar uma mesa, vou destruir nossos computadores quânticos. Se um pouco de luz entrar, pode danificá-lo”, disse Jay Gambetta, diretor de pesquisa da IBM.
O novo chip Nighthawk da IBM, por sua vez, pode executar “gates” mais complicados, segundo Gambetta.
Os gates são os “blocos de construção” que os computadores quânticos usam para processar informações, como descreve o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.
A IBM é apenas uma das concorrentes na corrida da computação quântica. A Microsoft apresentou em fevereiro seu chip quântico Majorana 1. Esse chip contém um material especial que, segundo a empresa, pode criar um novo estado da matéria capaz de produzir qubits mais estáveis.
O Google, em dezembro, revelou seu chip quântico Willow, que segundo a empresa reduz erros conforme mais qubits são utilizados e pode realizar em cinco minutos o que levaria um computador clássico 10 septilhões de anos.
Ainda há um longo caminho pela frente
Ainda não há consenso sobre quando exatamente a computação quântica alcançará todo seu potencial.
Natarajan acredita que ainda estamos provavelmente a uma ou duas décadas de distância. A McKinsey informou que 72% dos executivos de tecnologia, investidores e acadêmicos consultados afirmam que um computador quântico totalmente tolerante a falhas pode chegar até 2035.
A IBM espera alcançar a computação quântica tolerante a falhas até o final desta década.
Mas quando isso acontecer, os benefícios poderão ser enormes.
“Neste momento, de certa forma… estamos tentando fazer uma cirurgia cerebral usando uma colher e um garfo. Mas idealmente, para fazer uma cirurgia cerebral, você precisaria de ferramentas muito mais refinadas”, disse Tayur, da Carnegie Mellon.
“E essas ferramentas muito mais refinadas são uma das promessas do computador quântico.”
*Elisabeth Buchwald, da CNN, contribuiu para esta reportagem.