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Físicos buscam salto quântico na computação

Os computadores modernos não são diferentes dos teares mecânicos da Revolução Industrial: seguem instruções programadas a fim de tecer padrões complexos. Com um tear, você vê o resultado na forma de um tecido ou tapete. Com um computador, o vê em uma tela eletrônica.

Agora, um grupo de físicos e cientistas da computação financiado pela Microsoft está tentando conduzir essa analogia de tramas entrelaçadas ao que alguns acreditam virá a ser o próximo grande salto da computação, a chamada computação quântica.

Se os cientistas estiverem certos, suas pesquisas podem conduzir à criação de computadores muito mais poderosos do que os atuais, capazes de resolver problemas em campos tão diversos quanto química, ciência dos materiais, inteligência artificial e decifração de códigos.

Eles recentemente se reuniram para explorar uma abordagem para a computação quântica que se baseia em “trançar” partículas conhecidas como “ânions” –os físicos as descrevem como quase-partículas–, que existem em apenas duas dimensões (e não em três), a fim de formar os blocos básicos para a criação de um computador que explore as estranhas propriedades físicas das partículas subatômicas.

A computação convencional se baseia no bit, que pode ter valor um ou valor zero, representando um único valor em uma operação de computação. Mas a computação quântica se baseia em qubits, que representam simultaneamente o valor zero e o valor um. Se forem colocados em estado de “entrelaçamento” –fisicamente separados, mas agindo como se estivessem conectados– com muitos outros qubits, eles podem representar um vasto número de valores simultaneamente.

Na abordagem que a Microsoft busca, descrita como “computação quântica topológica”, controlar precisamente os movimentos de partículas subatômicas enquanto elas passam umas pelas outras manipularia os bits quânticos entrelaçados. Ainda que o processo de trançamento de partículas ocorra em escala subatômica, ele é evocativo dos movimentos de um tear sobrepondo fios para criar um padrão.

A matemática de seu movimento corrigiria erros que até agora provaram ser o desafio mais complexo para os projetistas dos computadores quânticos.

A abordagem topológica adotada pela Microsoft é, em geral, percebida como de alto risco, porque a existência do tipo de ânion necessário para gerar qubits ainda não foi provada definitivamente por experiências.

Isso pode mudar em breve. A empresa vem estudando uma classe de partículas subatômicas cuja existência foi proposta há muito tempo, os férmions de Majorana. Provar a existência dos majorana significaria que é provável que eles possam ser usados para produzir qubits.

A Microsoft apoiou pesquisas lideradas pelo físico Leo Kouwenhoven, da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, que em 2012 produziram os mais fortes indícios até o momento de que essas partículas, previstas teoricamente há muito tempo, existem na prática. “Eles realmente fizeram algo muito especial”, disse Charles Marcus, físico da Universidade de Copenhague.

O laboratório dele agora está cultivando nanocabos em escala molecular que funcionarão como trilhos de trem unidimensionais, tornando possível controlar o movimento de férmions uns em torno dos outros.

Conjuntos dessas partículas podem ser usados para construir qubits no modelo topológico de computação proposto pelo matemático Michael Freedman e pelos físicos Chetan Nayak e Sankar Das Sarma em 2005.

A Microsoft começou a apoiar o esforço depois que Freedman procurou Craig Mundie, um dos principais executivos da empresa, e o convenceu de que existia um novo caminho para a computação quântica, baseado em ideias propostas originalmente pelo físico Alexei Kitaev em 1997. Mundie disse que a ideia lhe pareceu ser o tipo de aposta que sua empresa deveria fazer.

Os pesquisadores reconhecem que nem mesmo produziram um protótipo funcional do elemento básico de seu sistema.

Muita gente acreditava que os computadores quânticos só seriam úteis para o cálculo de grandes números. Mas agora muitos cientistas creem que eles possam encarar novos tipos de problema.

Quando Mundie perguntou a Freedman para que ele usaria um computador quântico, ele disse que a primeira coisa que faria seria programá-lo para criar uma versão melhorada dele mesmo.

Fonte: Folha de São Paulo

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