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ComputaAi??A?o quA?ntica: como serA? a internet super-rA?pida do futuro

Imagine computadores super-rA?pidos que podem resolver problemas em muito menos tempo que as mA?quinas de hoje. Esses “computadores quA?nticos” estA?o sendo desenvolvidos em laboratA?rios ao redor do mundo. Mas cientistas jA? se antecipam e comeAi??am a pensar em uma internet quA?ntica baseada em sinais de luz a ultrarrA?pida.
NA?o Ai?? simples criar uma tecnologia para um aparelho que ainda nA?o foi tecnicamente inventado, mas comunicaAi??Ai??es quA?nticas sA?o um campo atrativo, porque a tecnologia permitirA? o envio de mensagens que sA?o muito mais seguras.

Mas, antes disso, hA? diversos problemas que precisam ser resolvidos para que a internet quA?ntica funcione:
* Fazer computadores quA?nticos se comunicarem entre si;

* Garantir a proteAi??A?o contra hackers;

* Transmitir mensagens por longas distA?ncias sem perder parte delas;

* Direcionar mensagens por uma rede quA?ntica.

Mas o que Ai?? um computador quA?ntico?
Ai?? uma mA?quina capaz de solucionar problemas computacionais muito difAi??ceis de forma incrivelmente A?gil.

Em computadores convencionais, a unidade de informaAi??A?o de “bit” e pode ter um valor 1 ou 0. Seu equivalente no sistema quA?ntico ai??i?? o qubit (bit quA?ntico) ai??i?? pode ser 1 e 0 ao mesmo tempo. O fenA?meno permite que mA?ltiplos cA?lculos sejam realizados simultaneamente.

No entanto, qubits precisam ser sincronizados usando um efeito quA?ntico conhecido como entrelaAi??amento, o que Albert Einstein chamou de uma “aAi??A?o fantasma Ai?? distA?ncia”.

HA? quatro tipos de computadores quA?nticos sendo desenvolvidos, que usam:

* PartAi??culas de luz;

* A?ons presos;

* Qubits supercondutores;

* Centros de vacA?ncia de nitrogA?nio observados em diamantes imperfeitos.

Computadores quA?nticos permitirA?o uma sAi??rie de aplicaAi??Ai??es A?teis, como modelar variaAi??Ai??es de reaAi??Ai??es quAi??micas para descobrir novos medicamentos, desenvolver tecnologias de imagem para a indA?stria de saA?de a fim de detectar problemas no corpo ou acelerar a forma como sA?o desenvolvidas baterias, novos materiais e eletrA?nicos flexAi??veis.

Poder de processamento
Computadores quA?nticos podem ser mais poderosos que computadores clA?ssicos, mas algumas aplicaAi??Ai??es exigirA?o ainda mais poder de processamento do que um computador quA?ntico oferece por si sA?.

Se for possAi??vel fazer com que essas mA?quinas se comuniquem entre si, elas poderA?o ser conectadas para formar um enorme computador. Mas, como hA? quatro tipos de computadores quA?nticos sendo criados hoje, eles nA?o conseguirA?o se comunicar sem alguma ajuda.

Alguns cientistas defendem que a internet quA?ntica seja baseada inteiramente em partAi??culas de luz (fA?tons), enquanto outros acreditam que seria mais fA?cil criar redes quA?nticas em que a luz interagisse com a matAi??ria.

“Luz Ai?? melhor para comunicaAi??A?o, mas qubits de matAi??ria sA?o melhores para processamento”, diz Joseph Fitzsimons, pesquisador do Centro de Tecnologias QuA?nticas da Universidade Nacional de Cingapura, Ai?? BBC. “VocA? precisa de ambos para fazer a rede trabalhar para estabelecer a correAi??A?o de sinal, mas Ai?? difAi??cil fazA?-los interagir.”

Ai?? muito caro e difAi??cil armazenar toda informaAi??A?o em fA?tons, diz Fitzsimons, porque essas partAi??culas nA?o conseguem ver umas as outras e passam reto entre si, em vez de se chocarem. O especialista acredita que seria mais fA?cil usar a luz para comunicaAi??A?o e armazenar informaAi??A?o usando elAi??trons e A?tomos (na forma de matAi??ria).

Criptografia quA?ntica

Uma aplicaAi??A?o crucial da internet quA?ntica serA? a distribuiAi??A?o de chaves quA?nticas, em que uma chave secreta Ai?? gerada usando um par de fA?tons entrelaAi??ados e usada para criptografar informaAi??A?o de uma forma que Ai?? impossAi??vel para um computador quA?ntico quebrA?-la.

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

Mas nA?o Ai?? apenas dessa criptografia que precisaremos no futuro para garantir a seguranAi??a de nossa informaAi??A?o. Cientistas tambAi??m estA?o trabalhando em “protocolos cegos de computador quA?ntico”, que permitem ocultar qualquer coisa em um computador.

“VocA? pode escrever algo, enviar para um computador remoto e a dona da mA?quina nA?o conseguirA? saber nada a respeito, a nA?o ser a duraAi??A?o do processamento (do arquivo) e a quantidade de memA?ria que usou”, diz Fitzsimons.

“Isso Ai?? importante porque provavelmente nA?o haverA? muitos computadores quA?nticos quando eles surgirem, entA?o, as pessoas vA?o querer rodar programas neles, como fazemos hoje com a nuvem.”

HA? duas abordagens possAi??veis para fazer uma rede quA?ntica ai??i?? com comunicaAi??Ai??es em terra ou pelo espaAi??o. Ambos os mAi??todos funcionam para enviar bits comuns de dados pela internet atual, mas, se quisermos enviar dados como qubits no futuro, serA? muito mais complicado.

Para enviar partAi??culas de luz (fA?tons), podemos usar cabos de fibra A?ptica em terra. No entanto, os sinais de luz se deterioram ao longo de grandes distA?ncias, porque os cabos Ai??s vezes absorvem a luz.

Ai?? possAi??vel evitar isso ao construir “estaAi??Ai??es de repetiAi??A?o” a cada 50 km. Elas seriam basicamente laboratA?rios quA?nticos em miniatura que tentariam reparar o sinal antes de enviA?-lo adiante para o prA?ximo nA?dulo da rede. Mas esse sistema tem suas prA?prias complexidades.

(BBC Brasil)

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