A Computação quântica é o novo limite?
Como já dissemos aqui no Blog OExternauta, a nanotecnologia estará presente em nossas vidas em um futuro próximo.
O QuBit é o futuro de tudo que conhecemos.
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| Válvula Triodo utilizada em 1906 |
Podemos dizer que as primeiras experiências eletrônicas
ocorreram com Thomas Edson quando este inventou a lâmpada incandescente; mas
ela apenas reagia à eletricidade que passava através do filamento. Mas, foi em 1905,
que o físico inglês J.A. Fleming inventou a válvula eletrônica, o primeiro elemento eletrônico de uso
prático que criou o princípio daquilo que conhecemos hoje como tecnologia. O
conceito de eletrônica é a capacidade de controlar a intensidade da corrente
elétrica para obter resultados esperados, diferentemente do que acontece nos
circuitos elétricos, utilizando para isto, fenômenos eletrônicos.
Isto foi um salto gigantesco para a humanidade.
Depois, 16 de dezembro de 1947, Brattain e Bardeen, cientistas
do Bell Telephone Laboratories inventaram o transistor. O anúncio da descoberta
do transistor, contudo, foi adiado até o dia 30 de junho de 1948. Estes seis
meses foram gastos pesquisando-se mais sobre o dispositivo até ser demonstrado
para a imprensa nas instalações do Bell Labs em Nova York. Isso abriu caminho
para outro grande salto tecnológico: a invenção do circuito integrado, em 1958,
por Jack S. Kilby da Texas Instruments, e Robert N. Noyce da Fairchild
Semiconductor.
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| Foto da revista Life, de 1954. Da esquerda para a direita, John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain |
Estava tudo pronto para a criação do microprocessador!
“A miniaturização extrema de muitos circuitos elétricos pode
ser alcançada fazendo-se resistores, capacitores, transistores e diodos em uma
única lâmina de silício” (Kirby)
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| Jack St. Claire Kilby |
Apesar disto, somente na década de 1970 que a tecnologia MOS
(metal-oxide semiconductor) atingiu seu auge, seguida logo pela CMOS
(complementary metal-oxide semiconductor), a tecnologia predominante nos chips
de hoje. Conceitualmente o processador 4004, do engenheiro da Intel, MarcianHoff (também chamado de Ted Hoff), foi o primeiro a ser desenvolvido e tinha
velocidade de clock inicial de apenas 740 kHz (740 mil cálculos por segundo). A
RCA introduziu o primeiro microprocessador CMOS, o 1802 com velocidade de 3.2 MHz
(3,2 milhões de cálculos por segundo), em 1974.
Hoje, IBM Summit, considerado o supercomputador mais rápido do mundo, é
capaz de realizar 200 quatrilhões de cálculos por segundo (200 petaflops),
utiliza 37 mil processadores e ocupa mais de 520 metros quadrados do
Laboratório Nacional de Oak Ridge, instituto de pesquisa onde foi hospedada nos
Estados Unidos.
Para saber um pouco mais desta evolução, veja aqui a postagem sobre a Historia do computador.
Agora sim, chegamos à era da Computação Quântica... ou
quase.
A física quântica é a teoria que estuda os sistemas físicos
cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica, tais como moléculas,
átomos, elétrons, prótons e de outras partículas subatômicas.
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| Max Planck |
Essa teoria surgiu
durante os primeiros anos do século XX, sendo o físico Max Planck (1858 – 1947),
criador da “constante de Planck” (E = h.v), um dos pioneiros a desenvolver os
seus princípios básicos. No entanto, foi Albert Einstein que batizou a equação
de Planck de quantum (palavra latina que significa “quantidade”) pela primeira
vez. Vários cientistas e físicos contribuíram para o desenvolvimento da teoria
física quântica, como: Werner Heisenberg (1901 – 1976), Louis de Broglie (1892
– 1987), Niels Bohr (1885 – 1962), Erwin Schrödinger (1887 – 1961), Max Born
(1882 – 1970), John von Neumann (1903 – 1957), Richard Feynman (1918 – 1988),
Wolfgang Pauli (1900 – 1958), entre outros.
Há várias interpretações da física quântica (ou mecânica quântica) que tentam responder a questão: Sobre o que trata exatamente a mecânica quântica? Destacam-se: Interpretação de Copenhaga, Interpretação de Bohm, Interpretação de muitos mundos, Histórias consistentes, Consciência causa colapso, Teorias de colapso objetivo, Lógica quântica, Interpretação transacional, Interpretação conjunta e Interpretação estocástica.
Mas, oque realmente importa nesta postejem é que: no dia 23 de Outubro de 2019, a Google declarou que atingiu
a supremacia quântica com o computador batizado Sycamore, desenvolvido em
parceria com a NASA. Este equipamento gigantesco demorou 3,3 minutos para
realizar cálculos que levariam 10.000 anos no Summit.
Isso mesmo, o supercomputador demoraria 10.000 anos para
fazer o cálculo.
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| Processador Quântico Sycamore e sua montagem |
Muitos cientistas já criticaram esta declaração. Eles
acreditam que o supercomputador da IBM levaria 2,5 dias para executar o
cálculo, e que o algoritmo clássico correto ainda não foi encontrado, dentre outras coisas. Esta declaração pode ser um marco na história humana, assim como o satélite Russo Sputnik marcou o inicio da era espacial.
Uma unidade de informação quântica ou bit quântico é chamado
de qubit, às vezes qbit; e ainda não se sabe qual real velocidade do Sycamore. Estando
o cálculo exagerado ou não, a possibilidade de “programação atômica” é uma realidade
plausível. Veja na imagem abaixo como isso é possível.
Na imagem, as funções de onda do elétron em um átomo de hidrogênio em diferentes
níveis de energia. A mecânica quântica não pode prever a localização exata de
uma partícula no espaço, apenas a probabilidade de encontrá-la em locais
diferentes. As áreas mais brilhantes representam uma maior probabilidade de
encontrar o elétron. Assim que for possível provocar e identificar estes
padrões, podemos utilizá-los para realizar cálculos complexos.
Os computadores atuais possuem limitações, como por exemplo na área de Inteligência Artificial (IA), onde não existem computadores com potência ou velocidade de processamento suficiente para suportar uma IA avançada. este problema seria facilmente resolvido com o advento da supremacia quântica.
No vídeo abaixo há uma breve explicação de como isso é possível.
E finalmente, teremos a integração da tecnologia Quântica
com tudo que conhecemos. Aparelhos eletrônicos (Serão aparelhos quânticos?), roupas
(poderão ajustar o tamanho e até se limpar sozinha), moveis (que adquirirão outras
formas e cores), veículos (que serão autônomos), residências e indústrias, só
para citar algumas das possibilidades.
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| Tricorder do Dr. McCoy, da série de televisão Star Trek |
Na medicina, os avanços poderão ser mais inacreditáveis
ainda, como os scanners dos filmes de ficção.
Há ainda quem acredite que esta tecnologia estará conectada ao
nosso cérebro, lendo nossos pensamentos, aposentando os comandos manuais e até os
comandos de voz. Jogos e programas de realidade virtual alcançarão um nível que será difícil distinguir entre estes ambiente se a realidade.
A velocidade de processamento mudará o mundo virtual que conhecemos hoje; a internet e os negócios financeiros serão diretamente afetados.
Muitos protótipos de computadores quânticos já foram testados em laboratórios de todo o mundo, porém o seu desenvolvimento ainda dependente de muitas pesquisas e investimentos. No Brasil há diversos núcleos de pesquisas na área da computação quântica, como o grupo no LNCC (Laboratório Nacional de Computação Científica) e grupos pertencentes as instituições de ensino superiores, com destaque para universidades do Rio de Janeiro e da Paraíba.
Não se assuste, ao que parece, esta realidade não chegará
nesta nossa geração.
Fontes:
infoescola.com
