Computação Quântica – O Futuro Mais Rápido da Computação

Os computadores tornaram-se uma parte significativa de nossas vidas nos últimos anos; em qualquer setor, seja educação ou demonstração de ciência espacial, os computadores são empregados em todos os lugares, e é impossível realizar qualquer trabalho hoje em dia sem eles. Assim, desde que os computadores foram inventados, seu tamanho diminuiu e sua capacidade aumentou. Por exemplo, você deve ter notado que o chip do seu smartphone, que era de 1 GB em 2010, agora tem 1 terabyte de tamanho. Como resultado, você pode ver a rapidez com que a tecnologia está evoluindo.
Apesar do fato de os computadores terem se tornado mais poderosos ao longo do tempo, os computadores que você usa hoje ainda têm algumas restrições, como consumo de energia. Isso abre portas para novas formas de computação a serem introduzidas.

O que é computação quântica

A computação quântica é um tipo de computação que usa fenômenos quânticos como superposição e emaranhamento para fazer cálculos. Devido à sua capacidade de consultar, monitorar, analisar e agir prontamente em dados de qualquer fonte, essa fantástica tendência tecnológica também está envolvida em evitar a propagação do coronavírus e desenvolver vacinas viáveis. O setor bancário e financeiro é outro setor em que a computação quântica está sendo usada para controlar o risco de crédito, negociação de alta frequência e detecção de fraude.

Computador Quântico - uma abordagem diferente para 0's e 1

Em seu laptop ou computador atual 'bit' é usado para cálculo, onde os dados são armazenados na forma de zero e um números binários ou números binários usando linguagem de máquina (linguagem de máquina é escrita em código binário, que tem apenas dois dígitos 0 e 1 porque o computador só entende o sinal binário ou seja 0 e 1 e o circuito do computador ou seja o circuito em código binário porque o computador só entende o sinal binário ou seja 0 e 1 e o circuito em código binário porque o reconhece e transforma a impulsos elétricos, com 0 indicando desligado e 1 indicando ligado.
Qualquer software é criado para o computador, depois convertido em linguagem de máquina, e quando seu processador colore qualquer software, ele usa essa linguagem de máquina para realizar todos os processos.

Computador quântico: A teoria básica da computação quântica é baseada em um átomo, a ideia envolve o uso de um átomo como uma micro calculadora para decidir 0(zero)s e 1(um)s.

Qualquer átomo gira naturalmente, de acordo com a física, e esse giro pode ser tanto para cima quanto para baixo, ou seja, para cima e para baixo. Se olharmos para a tecnologia digital, tudo é retido na forma de 0 e 1, ou seja, o spin ascendente do átomo pode ser 1 e o spin descendente pode ser 0, mas se o spin atômico for detectado, será 0. Então ele pode estar no lado superior e inferior ao mesmo tempo, e é por isso que é chamado de Qubit porque não é o mesmo que um bit em um computador típico. Os bits quânticos, também conhecidos como qubits, são distintos dos bits, pois a informação em bits pode assumir a forma de 0 ou 1, enquanto a informação em qubits pode assumir a forma de 0 ou 1. em um valor 0 ou 1.

Assim, um computador que envolve os fundamentos quânticos para calcular e resolver nossos cálculos complicados torna-se um computador quântico.

Um computador quântico de 40 cúbicos é relatado para ter uma capacidade computacional semelhante aos supercomputadores de hoje e a capacidade de calcular dados muito mais rápido do que os supercomputadores de hoje.

Nossos supercomputadores agora não são super o suficiente para nossos problemas mais recentes

Contamos com supercomputadores para resolver a maioria dos problemas até agora. Estes são computadores tradicionais extremamente poderosos com milhares de núcleos de CPU e GPU. Os supercomputadores, por outro lado, não são muito hábeis em lidar com certos tipos de problemas que parecem simples à primeira vista. É por isso que os computadores quânticos são necessários.
por exemplo : Considere o seguinte cenário: você precisa acomodar dez pessoas exigentes em um jantar, e há apenas um plano de assentos perfeito de todas as combinações concebíveis. Quantas combinações diferentes você teria que experimentar antes de escolher a melhor?
Usando a fórmula fatorial N, obtém-se 3.628.800, ou seja, 3 milhões de combinações para apenas 10 pessoas.
Portanto, se induzirmos uma versão maior desses tipos de problemas, é necessária uma solução mais confiável e econômica.

Além disso, os supercomputadores não têm memória de trabalho para lidar com as inúmeras combinações de situações do mundo real, versões maiores desses tipos de problemas confundem até mesmo nossos supercomputadores mais poderosos.
Cada combinação deve ser analisada uma a uma por supercomputadores, o que pode levar muito tempo.

Computadores quânticos são mais rápidos

Os computadores quânticos podem representar esses enormes problemas em enormes espaços multidimensionais criados por computadores quânticos. Isso é algo que os supercomputadores tradicionais são incapazes de fazer.

Os algoritmos de interferência de ondas quânticas são então utilizados para localizar soluções neste domínio e traduzi-las de volta em formas utilizáveis ​​e compreensíveis

A busca de Grover é um algoritmo quântico promissor que emprega esses princípios. Suponha que você precise localizar um item de uma lista de N. Em um computador tradicional, você teria que verificar em média N/2 itens e, na pior das hipóteses, teria que verificar todos os N.
Em um computador quântico, a pesquisa de Grover encontraria o item após verificar aproximadamente N deles. Isso oferece uma melhoria significativa na velocidade de processamento e economia de tempo. Por exemplo, suponha que você precise localizar um item de uma lista de um trilhão, e cada item levou um microssegundo para verificar:
Desta forma, um computador tradicional levará cerca de uma semana.
Levará cerca de 1 segundo para um computador quântico para completá-lo.
Portanto, eles são ótimos para problemas de otimização.

Os computadores quânticos alterarão o cenário de segurança de dados. Apesar do fato de que os computadores quânticos serão capazes de quebrar muitos dos esquemas de criptografia atuais, espera-se que eles desenvolvam alternativas à prova de hackers.

O computador quântico do Google “Sycamore” completou um cálculo em menos de quatro minutos (200 segundos) que levaria 10.000 anos no computador mais poderoso do mundo. É o início do primeiro computador quântico totalmente funcional do mundo, que será capaz de produzir melhores medicamentos, desenvolver inteligência artificial mais inteligente e resolver mistérios cósmicos.

Tamanho importa

Os computadores quânticos têm o potencial de serem enormes em termos de capacidade computacional. Na realidade, eles são atualmente do tamanho de uma geladeira residencial, com uma caixa de controle do tamanho de um armário.

Bits quânticos, ou qubits (CUE-bits), são usados ​​da mesma forma que os bits são usados ​​em um computador convencional para armazenar informações na forma quântica.

Implementação de combinações de tecnologias avançadas

Superfluidos: Os superfluidos foram usados ​​para resfriar os supercondutores. Resfriamos esses supercondutores a um centésimo de grau Celsius acima do zero absoluto, que é a temperatura teoricamente mais baixa permitida pela física.

Supercondutores : Quando os elétrons passam pelos supercondutores, eles formam pares de Cooper, que passam por um túnel quântico conhecido como junção de Josephson.

Controle: Um qubit que é supercondutor. Podemos regular o comportamento do qubit e fazer com que ele mantenha, modifique e leia informações disparando fótons nele.

Superposição: Um qubit não é particularmente útil por si só. Podemos, no entanto, gerar grandes espaços computacionais criando muitos e conectando-os em um estado conhecido como superposição. Em seguida, usamos portas programáveis ​​para expressar problemas complexos nessa área.

Emaranhamento : O emaranhamento quântico permite que os qubits permaneçam completamente acoplados, apesar de seu comportamento aleatório. Problemas complicados específicos podem ser resolvidos com mais eficiência e rapidez usando algoritmos quânticos que aproveitam o emaranhamento quântico.