Computador quântico: quanto custa e o que você pode fazer com ele?

Não é de hoje que falamos sobre o futuro da computação. Quando esse é o tema da pauta, o primeiro ponto que abordamos é a tal da computação quântica.

A história você já conhece bem: computadores que trabalham com bits especiais, os quais podem garantir um nível de desempenho inigualável — vai ser como ter um computador da NASA em casa.

Acontece que o papo já vem sendo abordado faz tempo e até agora nada de sair do papel. Além disso, muito se diz que a computação vai dar um salto gigantesco, mas nada se comenta sobre as reais aplicações dos computadores quânticos.

(Fonte da imagem: Reprodução/D-Wave Systems)

É justamente por essa falta de divulgação dos resultados na área que resolvemos correr atrás do assunto para trazer até você as novidades e os principais detalhes sobre o futuro da computação. Afinal, quanto vai custar uma máquina dessas? Vou poder abrir o Photoshop em apenas 1 segundo? Roda Crysis? Isso e muito mais é o que veremos.

Fazendo continhas de matemática

É possível que você não faça ideia do que acontece no interior do seu PC quando você aperta o botão de energia. A verdade é que diversos componentes de hardware são responsáveis para fazer a mágica acontecer. Talvez, o mais importante seja o processador. Dentro do cérebro do PC, há uma infinidade de pequenas pecinhas conhecidas como transistores.

Esses dispositivos eletrônicos têm dois estados de funcionamento: ligado (1) ou desligado (0). Para conversar com o hardware, o software utiliza uma linguagem semelhante que chamamos de dígitos binários (os tais dos bits). Tais instruções se comportam de forma parecida, podendo assumir valores “0” ou “1”.

Assim, se pensarmos num dado qualquer de apenas dois dígitos, podemos concluir que esse dado pode assumir quatro valores diferentes: 00, 01, 10 e 11. Combinações desse tipo são válidas para dados de mais dígitos, portanto a lógica é relativamente simples.

No caso da computação quântica, o grande segredo, na verdade, não é nem esse esquema dos números, mas a forma como um computador quântico trabalha. Há uma série de elementos da Física que podem ser usados como bits quânticos (que recebem o nome de qubits ), como um fóton, o núcleo de um átomo ou até um elétron.

Essas pequenas partículas se comportam de forma semelhante aos bits, mas há diferenças. Os qubits podem assumir três valores distintos: 0 ou 1 ou 0 e 1 simultaneamente. Essa posição de dois valores é chamada de superposição.

Acontece que, para funcionar devidamente, a computação quântica precisa de pares de bits. Basicamente, as configurações de qubits podem ser as seguintes: 00, 11, 01(bit1) + 10(bit2) e 01(bit1) - 10(bit2). Isso é apenas uma ideia básica, pois os elétrons e demais  partículas não têm comportamento tão comum e podem assumir uma infinidade de valores parciais.

As contas não são tão simples e vão muito além de soma e subtração. O que importa, na verdade, é entender o básico. Os bits quânticos funcionam com coeficiente 2 e o número de bits é o expoente da conta — já explicamos isso anteriormente. Resumindo: um par de qubit é a representação de 4 bits, um trio de qubit equivale a 8 bits comuns e assim por diante.

Bom, como você já deve ter pegado a ideia, não precisamos entrar em muitos detalhes. A computação quântica basicamente faz milagre com os bits, o que torna os cálculos muito mais ágeis. A grande diferença, contudo, é que os qubits não se comportam de forma idêntica aos bits. Eles são específicos para cálculos quânticos (óbvio, não?) e tarefas bem difíceis.

Conforme o texto do Business Insider, uma máquina de 30 qubits é tão poderosa quanto um computador “comum” com capacidade de processamento de 10 teraflops — são 10 trilhões de cálculos por segundo. Um PC doméstico chega aos 7 gigaflops, o que dá mais ou menos 7 bilhões de cálculos por segundo. Realmente, há uma enorme diferença.

Ideal para tudo o que você não faz no cotidiano

A verdade é que a propaganda que tanto fazem da computação quântica não é tão lógica. Estas máquinas revolucionárias não servirão como substitutas do PC comum. Segundo a afirmação do Prof. Andrea Morello, da Universidade de New South Wales, os processadores quânticos não são sempre mais rápidos.

(Fonte da imagem: Reprodução/D-Wave Systems)

“Eles são apenas mais rápidos para tipos especiais de cálculos, em que você pode usar todas as superposições disponíveis ao mesmo tempo para realizar alguma computação em paralelismo”, relata Morello.

Ele ainda complementa dizendo que se você vai ver um vídeo em alta definição, vai navegar na web ou editar um documento, uma CPU quântica não vai oferecer nenhuma melhoria em particular. Na verdade, em geral, Morello diz que as operações comuns serão mais lentas num PC quântico do que em uma máquina como a que você usa na sua casa.

A rapidez da computação quântica consiste na redução de cálculos para chegar até um determinado resultado, ou seja, não quer dizer que as tarefas são realizadas de forma mais rápida. É preciso trabalhar com operações e algoritmos específicos.

(Fonte da imagem: Reprodução/D-Wave Systems)

Em vez de ser usado para rodar Photoshop ou Crysis, um PC quântico pode servir para rodar melhorias nos servidores de busca da Google ou para simular inteligência artificial avançada — algo que pode ser de grande utilidade para a NASA. Seja qual for a proposta, certamente essas máquinas não vão estar na sua casa tão cedo.

Pode tirar as moedas do seu porquinho

Números tão gigantescos e tarefas de proporções inimagináveis custam realmente caro. Os computadores quânticos já estão à venda há alguns anos. Os primeiros modelos, fabricados sobre medida para algumas poucas companhias (como a Google), traziam processadores de 128 qubits e custavam “apenas” US$ 10 milhões.

(Fonte da imagem: Reprodução/D-Wave Systems)

A D-Wave Systems já vem trabalhando há quase 15 anos com a tecnologia, sendo a grande referência na área. Infelizmente, a empresa não informa valores atualizados em seu site, o que nos impede de obter dados sobre as atuais máquinas. Tentamos contato com a companhia, mas não tivemos respostas.

De qualquer forma, valores antigos são suficientes para você ter uma ideia do custo de uma tecnologia tão avançada. É importante notar que mesmo havendo algumas máquinas no mundo, a computação quântica não é algo tão simples de utilizar. Mesmo com uma série de adaptações, não há maneiras simples de transformar os qubits em bits visíveis.

O D-Wave One é uma coisa rara nesse sentido. O processador dessa máquina foi especialmente adaptado para trabalhar com a linguagem Python, o que possibilita aos administradores do computador entenderem e acompanharem os cálculos que estão sendo realizados — algo que era inviável anteriormente.

O futuro da computação quântica ainda é bem nublado, mas ao menos você não vai mais ficar se iludindo para conhecer essa máquina que está por vir. Quem sabe, em um tempo bem remoto, esses PCs sejam o padrão doméstico.