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Superposição permite que um qubit assuma vários estados e processe informações em paralelo.
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Entrelançamento conecta qubits de forma instantânea, aumentando o poder de cálculo.
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Decodificação expõe tanto o potencial para quebrar criptografia quanto a segurança com criptografia quântica.
A computação quântica representa uma mudança de paradigma em relação à computação clássica. Ao usar princípios da física quântica, como superposição e entrelaçamento, essas máquinas prometem um salto exponencial na capacidade de processamento. Em vez de bits, que são sempre 0 ou 1, elas utilizam qubits, capazes de assumir múltiplos estados simultaneamente.
A introdução desses fenômenos permite que algoritmos quânticos executem cálculos com eficiência inatingível para os computadores tradicionais, com impactos previsíveis na criptografia, na química computacional, na inteligência artificial, na modelagem financeira e em logística.
Origem e princípios fundamentais
O conceito de computação quântica foi idealizado por Richard Feynman em 1981, ao defender que apenas computadores quânticos conseguiriam simular sistemas quânticos de forma eficiente. Em 1985, David Deutsch formalizou a computação quântica universal e, em 1994, Peter Shor apresentou seu algoritmo que fatorava números inteiros muito rapidamente, mostrando potencial para romper criptografias baseadas em fatoração.
Os princípios centrais de funcionamento são:
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Superposição: um qubit pode estar em 0 e 1 simultaneamente, possibilitando processamento paralelo;
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Entrelançamento: correlação quântica instantânea entre qubits distantes que amplia a capacidade de tratarem grandes volumes de informação;
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Interferência quântica: manipulação das amplitudes dos estados para favorecer as respostas corretas e descartar as erradas.
Implementações e desafios técnicos
Existem diversos métodos para criar qubits, incluindo supercondutores, íons presos, spins em silício e fótons. Cada tecnologia apresenta desafios como a decoerência, ou seja, a perda do estado quântico por ruído ambiental, e a exigência de temperaturas próximas de zero absoluto em alguns casos.
A computação quântica supercondutora, usada por empresas como Google e IBM, emprega circuitos ressonantes que quase não dissipam energia, mas requerem refrigeração a menos de 0,1 kelvin. A duração de coerência, embora aumentada, ainda permanece em microssegundos ou milissegundos.
Além disso, o teorema da não clonagem impede a replicação de estados quânticos, dificultando a correção de erros. Porém, abordagens como os códigos de Shor e Steane provam que a correção é viável.
Aplicações práticas e viabilidade atual
Na prática, empresas como Google, IBM, Microsoft e IonQ já disponibilizam acesso a computadores quânticos com dezenas a centenas de qubits via nuvem. O chip “Willow”, do Google, de 105 qubits, por exemplo, realizou tarefas que levariam milhões de anos em supercomputadores clássicos.
As principais aplicações previstas incluem:
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Simulação de moléculas para desenvolvimento de medicamentos e materiais;
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Otimizações em logística, finanças e cadeias de suprimentos;
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Aprimoramento de IA por meio de algoritmos de aprendizado acelerado;
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Cibersegurança: quebra de algoritmos como RSA, mas também potencial de criptografia quântica com detecção de intrusos.
Barreiras para adoção em larga escala
Apesar dos avanços, vários obstáculos persistem:
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Sustentabilidade física: refrigeradores e recursos para manter qubits estáveis;
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Escalabilidade: ainda são poucas centenas de qubits, e muito abaixo dos milhares necessários para aplicações concretas;
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Correção de erros: fundamental para uso confiável, mas tecnicamente desafiadora;
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Custo e complexidade: sistemas custam milhões de dólares e requerem infraestrutura científica avançada.
Diante desses entraves, a tecnologia quântica está atualmente no estágio de vantagem quântica, em que demonstra resultados superiores em tarefas específicas, mas sem utilidade prática massiva.
