Paraná Extra

Computação quântica: como será a internet super-rápida do futuro

Imagine computadores super-rápidos que podem resolver problemas em muito menos tempo que as máquinas de hoje. Esses “computadores quânticos” estão sendo desenvolvidos em laboratórios ao redor do mundo. Mas cientistas já se antecipam e começam a pensar em uma internet quântica baseada em sinais de luz a ultrarrápida.
Não é simples criar uma tecnologia para um aparelho que ainda não foi tecnicamente inventado, mas comunicações quânticas são um campo atrativo, porque a tecnologia permitirá o envio de mensagens que são muito mais seguras.

Mas, antes disso, há diversos problemas que precisam ser resolvidos para que a internet quântica funcione:
* Fazer computadores quânticos se comunicarem entre si;

* Garantir a proteção contra hackers;

* Transmitir mensagens por longas distâncias sem perder parte delas;

* Direcionar mensagens por uma rede quântica.

Mas o que é um computador quântico?
É uma máquina capaz de solucionar problemas computacionais muito difíceis de forma incrivelmente ágil.

Em computadores convencionais, a unidade de informação de “bit” e pode ter um valor 1 ou 0. Seu equivalente no sistema quântico – o qubit (bit quântico) – pode ser 1 e 0 ao mesmo tempo. O fenômeno permite que múltiplos cálculos sejam realizados simultaneamente.

No entanto, qubits precisam ser sincronizados usando um efeito quântico conhecido como entrelaçamento, o que Albert Einstein chamou de uma “ação fantasma à distância”.

Há quatro tipos de computadores quânticos sendo desenvolvidos, que usam:

* Partículas de luz;

* Íons presos;

* Qubits supercondutores;

* Centros de vacância de nitrogênio observados em diamantes imperfeitos.

Computadores quânticos permitirão uma série de aplicações úteis, como modelar variações de reações químicas para descobrir novos medicamentos, desenvolver tecnologias de imagem para a indústria de saúde a fim de detectar problemas no corpo ou acelerar a forma como são desenvolvidas baterias, novos materiais e eletrônicos flexíveis.

Poder de processamento
Computadores quânticos podem ser mais poderosos que computadores clássicos, mas algumas aplicações exigirão ainda mais poder de processamento do que um computador quântico oferece por si só.

Se for possível fazer com que essas máquinas se comuniquem entre si, elas poderão ser conectadas para formar um enorme computador. Mas, como há quatro tipos de computadores quânticos sendo criados hoje, eles não conseguirão se comunicar sem alguma ajuda.

Alguns cientistas defendem que a internet quântica seja baseada inteiramente em partículas de luz (fótons), enquanto outros acreditam que seria mais fácil criar redes quânticas em que a luz interagisse com a matéria.

“Luz é melhor para comunicação, mas qubits de matéria são melhores para processamento”, diz Joseph Fitzsimons, pesquisador do Centro de Tecnologias Quânticas da Universidade Nacional de Cingapura, à BBC. “Você precisa de ambos para fazer a rede trabalhar para estabelecer a correção de sinal, mas é difícil fazê-los interagir.”

É muito caro e difícil armazenar toda informação em fótons, diz Fitzsimons, porque essas partículas não conseguem ver umas as outras e passam reto entre si, em vez de se chocarem. O especialista acredita que seria mais fácil usar a luz para comunicação e armazenar informação usando elétrons e átomos (na forma de matéria).

Criptografia quântica

Uma aplicação crucial da internet quântica será a distribuição de chaves quânticas, em que uma chave secreta é gerada usando um par de fótons entrelaçados e usada para criptografar informação de uma forma que é impossível para um computador quântico quebrá-la.

Essa tecnologia já existe, e foi primeiro demonstrada no espaço por uma equipe de pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura e da Universidade de Strathclyde, no Reino Unido, em dezembro de 2015.

Mas não é apenas dessa criptografia que precisaremos no futuro para garantir a segurança de nossa informação. Cientistas também estão trabalhando em “protocolos cegos de computador quântico”, que permitem ocultar qualquer coisa em um computador.

“Você pode escrever algo, enviar para um computador remoto e a dona da máquina não conseguirá saber nada a respeito, a não ser a duração do processamento (do arquivo) e a quantidade de memória que usou”, diz Fitzsimons.

“Isso é importante porque provavelmente não haverá muitos computadores quânticos quando eles surgirem, então, as pessoas vão querer rodar programas neles, como fazemos hoje com a nuvem.”

Há duas abordagens possíveis para fazer uma rede quântica – com comunicações em terra ou pelo espaço. Ambos os métodos funcionam para enviar bits comuns de dados pela internet atual, mas, se quisermos enviar dados como qubits no futuro, será muito mais complicado.

Para enviar partículas de luz (fótons), podemos usar cabos de fibra óptica em terra. No entanto, os sinais de luz se deterioram ao longo de grandes distâncias, porque os cabos às vezes absorvem a luz.

É possível evitar isso ao construir “estações de repetição” a cada 50 km. Elas seriam basicamente laboratórios quânticos em miniatura que tentariam reparar o sinal antes de enviá-lo adiante para o próximo nódulo da rede. Mas esse sistema tem suas próprias complexidades.

(BBC Brasil)

Deixe uma resposta