Como a computação quântica pode mudar o futuro?

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A computação quântica é uma das inovações que, embora já existisse há tempos, exigiu muita evolução para ser colocada em prática. Certamente, o desenvolvimento da tecnologia está contribuindo muito para isso. Na verdade, esse modelo ainda está em desenvolvimento e recebe muito investimento de  grandes empresas e startups. Esse empenho no avanço da computação quântica é justificado quando se analisa os possíveis benefícios.

Cálculos que levariam anos para serem concluídos nos supercomputadores, ou que até mesmo são considerados impossíveis no cenário atual, poderão ser solucionados em poucos minutos. Na prática, isso representa novas formas, inclusive mais sustentáveis, de conduzir negócios, a criação de produtos e serviços revolucionários, bem como a aceleração de processos.

Em especial, o sistema de processamento de informações terá muito a ganhar com a aplicação da computação quântica. Esta impulsionará, ainda, mudanças em tecnologias muito usadas como o Big Data, a Internet das Coisas e até a Inteligência Artificial.

Apesar de ser um tema bastante complexo, neste artigo você entenderá a base conceitual da computação quântica, suas aplicações e como ela pode mudar o futuro. Sendo assim, serão abordados os seguintes tópicos:

  • Conheça a computação quântica
  • Velocidade e poder computacional atraem investimentos
  • Como a computação quântica pode transformar a economia?
  • Segurança digital será ponto de atenção
  • A computação quântica pode transformar o futuro

Conheça a computação quântica

Modelo de processador quântico
Computação quântica utiliza princípios subatômicos para gerar poder de processamento

Quando os computadores começaram a ser utilizados, houve uma grande transformação nas empresas e indústrias. Afinal, trouxeram rapidez a uma série de processos.

Com o passar dos anos, a computação também avançou muito. Vale lembrar que as primeiras máquinas ocupavam salas inteiras em um edifício, enquanto hoje existem smartphones – que cabem no bolso – e são mais potentes que todo aquele equipamento. 

No entanto, até para os supercomputadores já existem problemas que não são solucionados, seja pela demora ou pela complexidade do cálculo. Assim, é nesse cenário que a computação quântica se torna decisiva.

Computadores quânticos x computadores clássicos

O mecanismo quântico é um processo extremamente complexo, que não poderia ser explicado de forma completa em apenas um artigo. Porém, algumas particularidades que o tornam especial e que, para um melhor entendimento do conceito, serão explicadas simplificadamente.

Em primeiro lugar, a computação quântica é cerca de 100 milhões de vezes mais rápida que a atual. Isso acontece, principalmente, por conta de duas propriedades do poder computacional quântico: a superposição e o entrelaçamento.

Superposição

Hoje, os computadores lidam com informações digitais em código binário, em que cada bit é determinado, sendo 0 ou 1. Já os quânticos lidam com quantum bits ou qubits, que funcionam com mais possibilidades, podendo ser uma combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo. 

Em outras palavras, a computação quântica consegue testar mais possibilidades simultaneamente e, assim, chega a uma solução com maior rapidez.

No artigo “O que é computação quântica”, do cientista Neil Gillespie, publicado em março de 2021, esse fenômeno é explicado da seguinte forma:

“Imagine uma moeda girando — a moeda é simultaneamente cara e coroa até parar de girar e cair com cara ou coroa voltada para cima. Um qubit é semelhante — permanece em algum lugar entre 0 e 1 até ser medido e colapsar em um estado ou outro.”

Entrelaçamento

Em um computador clássico, os bits (0 ou 1) são modificados sequencialmente, um após o outro. Na computação quântica, em contrapartida, dois qubits podem agir de maneira correlacionada, independentemente da localização ou da distância entre eles. 

Então, a medição de um qubit afeta o estado de outro e, desse modo, é possível codificar problemas que exploram a interdependência desses quantum bits. Resumindo, isso permite ligações entre qubits e que, a partir de uma única ação, o estado deles seja modificado.

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Velocidade e poder computacional atraem investimentos

De modo geral, a superposição e o entrelaçamento fazem com que o computador quântico consiga tentar todas as rotas possíveis ao mesmo tempo. Nele são processados cálculos complexos com velocidade, dando à tecnologia potencial para transformar diversos setores.

Uma das principais categorias de cálculo beneficiada pela computação quântica é a combinatória. Essa envolve encontrar um arranjo de itens para otimizar algo – e, quanto maior o volume de itens, maior a quantidade de arranjos possíveis. Enquanto na computação clássica essas combinações podem demorar semanas, no mundo quântico elas são feitas rapidamente.

O poder computacional quântico está diretamente ligado a quantos qubits estão em ação. Porém, também é aí que se encontra um grande desafio, pois os quantum bits são partículas difíceis de manipular, controlar e escalar. 

Hoje,  são poucas as empresas que já conseguem utilizar a computação quântica, apesar de haver muito investimento na área. Tanto é que a estimativa é que esse mercado alcance US$ 64.98 bilhões até 2030, segundo o relatório da P&S Intelligence publicado em fevereiro de 2020.

Vale ressaltar que essa tecnologia não está sendo desenvolvida para substituir a computação tradicional. Os computadores quânticos serão ferramentas empregadas na solução de problemas complexos e análise de volumes massivos de dados. Ou seja, vão trabalhar lado a lado com tecnologias cruciais como conectividade, cloud, IoT e Big Data.

Em um futuro próximo, muitas indústrias vão evoluir com o uso de computadores quânticos em grande escala. Por sua vez, estes não só resolverão problemas computacionalmente impossíveis, mas descobrirão também novas possibilidades.


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Mercado conta com envolvimento de grandes marcas 

Representação de computador quântico
Computadores quânticos têm formatos bastante diferentes dos modelos tradicionais

Grandes nomes da tecnologia como Intel, Microsoft e AT&T e até companhias como a Volkswagen e a Mitsubishi já estão envolvidos. Seja através de pesquisas ou do uso de aplicações quânticas, empresas dos mais diversos setores econômicos estão participando da evolução desse modelo de computação. 

O Google, por exemplo, investe bastante no mercado e, em maio de 2021, inaugurou um campus focado no avanço da computação quântica. Com isso, a  companhia pretende construir um computador com essa tecnologia em menos de dez anos para solucionar questões mundiais urgentes. 

Outra big tech envolvida é a Amazon, que já oferece o Amazon Braket. É um serviço de computação quântica gerenciado, projetado para auxiliar a pesquisa científica e o desenvolvimento de software para o setor.

Como a computação quântica pode transformar a economia?

Em suma, a computação quântica trará mais velocidade e precisão para o processamento de dados. E as aplicações dessa tecnologia são vastas, incluindo o desenvolvimento de novos materiais, a melhoria de modelos preditivos e das estruturas de negócio.

Para ilustrar, uma pesquisa da Goldman Sachs prevê que a computação quântica pode ser usada em alguns dos cálculos mais complexos nos mercados financeiros dentro de cinco anos.

No relatório Em breve para o seu negócio – Computação Quântica, há alguns exemplos de benefícios que a tecnologia trará para casos de uso específicos. Um dos mais abrangentes é a otimização que o poder quântico trará para sistemas de transporte, logística, infraestrutura de rede e controle de tráfego aéreo.

Confira algumas vantagens que a computação quântica trará para diferentes áreas.

Agronegócio

A computação quântica deve ajudar a entender melhor uma série de processos que acontecem na natureza. Um bom exemplo é a síntese de amônia, um químico importante utilizado como fertilizante nas atividades agrícolas. Enquanto as plantas conseguem sintetizá-lo naturalmente, a forma como o composto é produzido na indústria tem grande impacto ambiental. 

Então, é possível utilizar o poder computacional quântico para encontrar uma maneira de tornar a produção de insumos e o agronegócio mais sustentáveis. Da mesma forma, essa tecnologia pode otimizar o uso e o fluxo de recursos naturais, como energia e água.

Saúde

A computação quântica tem muito a contribuir nas áreas médica e farmacêutica. Nas companhias farmacêuticas, por exemplo, há constantes testes das propriedades de um novo medicamento. Hoje, estes são realizados majoritariamente em laboratórios físicos, que consomem mais tempo e recursos. 

Só para exemplificar, um estudo realizado em 2021, pelo escritório de orçamento do congresso dos EUA, identificou que o custo para criar um medicamento varia de menos de US$ 1 bilhão a mais de US$ 2 bilhões. Pensando nisso, tornar a pesquisa e o desenvolvimento mais rápidos e custo-eficientes é um objetivo valioso. 

Por sua vez, com o poder computacional quântico, será possível realizar a simulação digital das moléculas de uma droga para prever comportamentos e interações químicas. Inclusive, em um cenário pós-pandemia, a importância da evolução desses processos fica ainda mais clara. 

Sustentabilidade

Por conta do potencial de simulações eficientes trazido pela computação quântica, essa tecnologia será também crucial na busca por sustentabilidade. O Boston Consulting Group publicou um artigo, em janeiro de 2020, sobre o potencial quântico utilizado em prol da luta contra a crise climática. 

“Por exemplo, se aplicada às tecnologias atuais de baixa emissão, a computação quântica pode contribuir para soluções que mudam a forma como geramos e armazenamos energia; como construímos casas, carros, navios e aviões; como alimentamos o transporte; e até mesmo como projetamos processos industriais de longa data, como fabricação de cimento, aço e fertilizantes.”

Um caso de destaque em que a tecnologia pode ajudar é no desenvolvimento de baterias mais seguras, efetivas e sustentáveis. Hoje, há um grande volume de pesquisas para alternativas aos combustíveis fósseis; porém, os testes podem ser demorados e custosos. 

Do mesmo modo que na indústria farmacêutica, o laboratório virtual criado pela computação quântica é uma solução interessante para esse tipo de situação.

Tecnologia

Todo o processamento de dados será beneficiado pelo poder computacional dos quantum bits. Sendo assim, o Big Data e a Inteligência Artificial (AI), que são bastante utilizados hoje em dia, podem atingir um novo potencial com a computação quântica. 

Inclusive, a AI é uma das tendências para os próximos anos, especialmente devido a sua capacidade de tomada de decisões e de previsão de cenários. Esses elementos impactam diretamente na produtividade e na rentabilidade de diversos negócios. 

Além disso, ambos os fatores dependem da combinação de um grande volume de informações e, portanto, devem ser aprimorados com o uso da computação quântica.

Segurança Digital será ponto de atenção

Se, por um lado, há um infinito mundo de oportunidades a ser explorado com a evolução da computação quântica, também é preciso lembrar que traz novos riscos. 

Primeiramente, esse novo poder computacional tornará obsoleta qualquer medida de segurança baseada na criptografia atual. Afinal, o mecanismo é justamente famoso por realizar cálculos e combinações de forma rápida e eficiente.

É claro que essa é uma grande ameaça à segurança digital. Por isso mesmo, parte da preparação para a chegada dessa tecnologia inclui novos protocolos de proteção.

Atualmente, os computadores clássicos não suportam a criptografia avançada, com grande fatoração de números primos (mais de 300 inteiros). Já os quânticos conseguem lidar com essa proteção que, aliás, será muito mais efetiva para guardar os ativos digitais.


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A computação quântica pode transformar o futuro

É inegável o potencial que a computação quântica tem para transformar a realidade em que vivemos. Os computadores quânticos irão impactar as organizações ao redor do mundo, trazendo avanços incríveis.

Embora a tecnologia ainda tenha um caminho de desenvolvimento pela frente, já existem muitos investimentos privados e governamentais acelerando essa jornada. Principalmente, porque a adaptação à computação quântica não será um processo tão rápido, como foi a onda de transformação digital de 2020.

A curva de aprendizado para uma tecnologia complexa como essa é íngreme e depende também de um ecossistema preparado. Uma estrutura bem planejada de conectividade, com acesso à cloud, dispositivos IoT e sem renunciar à cibersegurança, é fundamental para dar o próximo passo.

Nas próximas décadas, o mercado de computação quântica crescerá exponencialmente. Porém, a preparação para essa inovação já começou.

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Até a próxima!

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