O que é um computador quântico?
Um computador quântico é qualquer dispositivo que explora fenômenos mecânicos quânticos para executar algoritmos. Como os computadores quânticos têm propriedades computacionais fundamentalmente diferentes dos computadores convencionais, os dados mantidos em computadores quânticos são chamados de qubits em vez de bits. Nos computadores convencionais, os dados são representados por ranhuras microscópicas no disco rígido. Em um computador quântico, os dados são representados pelas propriedades quânticas de uma dada molécula ou conjunto de moléculas.
Em vez de realizar cálculos recuperando dados de um disco rígido e processando-os usando um circuito integrado cheio de portas lógicas, os computadores quânticos processam dados bombardeando a molécula que contém informações com pulsos curtos de radiação. Cada ciclo de bombardeio representa uma operação algorítmica nos dados contidos na molécula. Quando o algoritmo termina, o estado quântico da molécula é medido, um processo que influencia o resultado final. Isso se deve à natureza fundamentalmente incerta da mecânica quântica.
Para contornar essa dificuldade, os algoritmos de computação quântica são executados várias vezes e a média ponderada da saída se aproxima assintoticamente da resposta correta. Como os fenômenos da mecânica quântica são inerentemente probabilísticos e não determinísticos, uma resposta bem definida na primeira tentativa não é possível.
Os computadores quânticos possuem certos recursos que os computadores clássicos não possuem. A computação quântica permite a rápida fatoração de grandes números (uma ameaça explícita às técnicas criptográficas convencionais), a simulação mais precisa dos fenômenos quânticos e a pesquisa de banco de dados muito eficiente.
Para qualquer espaço de pesquisa de tamanho n nós, em que cada nó representa uma possível solução para um problema, existe apenas uma solução possível e cada nó deve ser verificado individualmente em busca de propriedades que correspondam a uma solução correta, a computação quântica oferece uma aceleração fantástica. Em computadores convencionais, o tempo médio de pesquisa é o tempo necessário para verificar cada nó multiplicado pelo número de nós ( n ) dividido por dois (é provável que a solução seja encontrada na metade da pesquisa). Em computadores quânticos, o tempo médio de pesquisa é o tempo que leva para verificar cada nó vezes a raiz quadrada de n . Isso confere uma enorme vantagem que só se torna mais impressionante quando estamos considerando problemas maiores.
Ainda não é possível conceber todas as aplicações de computadores quânticos maduros. O maior número de qubits já contidos em um sistema de computação quântica é 7. Como a pesquisa em computação quântica continua rapidamente com muitos milhões de dólares em financiamento, será apenas uma questão de tempo até que ocorra um avanço crítico e aplicações impressionantes sejam inventadas.