Há muito tempo sonhamos com um computador
sem limites de operabilidade, ou seja, com capacidade inimaginável. Desde o
século XX, físicos do mundo todo vem trabalhando em uma das áreas que mais
contribui para o possível desenvolvimento deste computador, a Óptica Quântica. Alguns
temas importantes dessa área é a Informação Quântica, Emaranhamento e estudos
de Sistemas Quânticos Abertos. Com as pesquisas nessa área, hoje estamos
vislumbrando certas possibilidades de, em um futuro talvez distante, construir uma
super máquina com capacidades de processamento muito além do que é possível nos
dias de hoje.
O bit clássico e o bit quântico
Neste tópico irei abordar de
maneira resumida, para que o leitor não seja desmotivado, uma das grandes motivações
para pesquisarmos e aperfeiçoarmos nossos conhecimentos sobre as sutilezas da
mecânica quântica.
A primeira definição que surge, é
a definição de um bit quântico. Como sabemos um bit clássico é dado por 0 ou
por 1, mas de forma bem determinada. No casa de um bit quântico, ou qubit, ele também pode assumir valor 0
ou 1. Mas o que difere um bit clássico de um bit quântico é o fato de o qubit
poder ser expresso como uma combinação linear de 0 e 1, em outras palavras,
enquanto um bit clássico “carrega” a informação 0 ou 1, um bit quântico pode
carregar as duas informações simultaneamente, porém, apenas uma delas pode ser
medida. Neste caso, usa-se (em alguns casos) o estado de polarização do fóton: se
o fóton estiver polarizado verticalmente então significa que a entrada é 0,
caso contrário a entrada é 1. A relação entre bits e qubits é fantástica. Por
exemplo, para representarmos os números de 0 a 3, precisamos de 4 bits, ou
seja, as combinações 00, 01, 10, 11.
Com o computador quântico poderemos representar
esses mesmos dados usando apenas 2 qubits. Existe uma relação forte entre
o número de bits para representar todas as informações um banco de dados e o
número de qubits que precisamos para representar a mesma quantidades de
informações (veja a tabela ao lado). Isso nos dá uma maior capacidade de
armazenamento de informação em menos espaço da memória.
Outra vantagem é na busca de
dados em bancos. Para procurar uma informação no computador, o tempo de busca
depende do número N de informações no banco de dados de um computador. No caso
de um computador quântico, o número de buscas diminui exponencialmente (mais
precisamente com a raiz quadrada de N) com relação ao número de dados. Então, enquanto
um computador clássico faz 10.000 buscas, em um banco com 10.000 dados, o
computador quântico faria a mesma tarefa realizando apenas 100 buscas.
O problema
O que difere um sistema clássico
de um sistema quântico é o que chamamos de determinismo.
A mecânica clássica baseia-se no determinismo. Determinismo no sentido de
podermos prever as quantidades do sistema sem interagir com o sistema. Em
mecânica quântica isso não é válido. A mecânica quântica tem uma característica
probabilística. E descobriu-se que o fato de um sistema quântico interagir com ambiente,
o leva à “classicalidade”, ou seja, perde a sua característica probabilística.
Este fato é uma das pedras no
sapato da computação quântica, pois ainda não se sabe como fazer para que um
computador quântico não se “classicalize”, ou seja, torne-se um computador
comum, como esses da sua casa ou da casa do seu amigo.
Ainda há muito a se descobrir. Ainda
há muito para pesquisar até que o computador quântico chegue à sua casa!
Em caso de duvidas, sugestões, críticas e solicitações de materiais, faça-os nos comentários.
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