Vivemos em uma era tecnológica, mas ainda há muito mais por vir. Nos últimos anos, grandes corporações deram saltos menores, mas significativos, na computação quântica, que parece prestes a transformar o mundo como o conhecemos. Os usos potenciais listados abaixo terão impacto em tudo, desde a mobilidade até a saúde. Assim como as pessoas puderam ver algumas das aplicações atuais para computadores clássicos e tecnologias relacionadas na década de 1950, podemos nos surpreender com as aplicações que surgem para os computadores quânticos. Neste blog, você conhecerá tudo sobre computação quântica e como ela funciona, e as melhores ações que você pode comprar, incluindo Google ou IBM.
O que é computação quântica?
A computação quântica é uma área multidisciplinar que combina ciência da computação, física e matemática para resolver problemas complicados mais rapidamente do que os computadores tradicionais. A computação quântica abrange tanto a pesquisa de hardware quanto o desenvolvimento de aplicativos. Ao utilizar efeitos da mecânica quântica, como superposição e interferência quântica, os computadores quânticos são capazes de resolver alguns tipos de problemas mais rapidamente do que os computadores convencionais. Aprendizado de máquina (ML), otimização e simulação de sistemas físicos são algumas aplicações em que os computadores quânticos podem oferecer essa melhoria de velocidade. A otimização de portfólio em finanças ou a simulação de sistemas químicos podem ser casos de uso futuros, resolvendo problemas atualmente inatingíveis até mesmo para os supercomputadores mais poderosos do mercado.
Como funciona a computação quântica?
Qual é a resposta de alguém quando questionado sobre como a computação quântica funciona? Façamos um exame minucioso. Existem algumas semelhanças entre computadores quânticos e convencionais. Ambos os tipos de computadores, por exemplo, geralmente incluem chips, circuitos e portas lógicas. Suas atividades são guiadas por algoritmos (basicamente instruções sequenciais) e codificam informações usando um código binário de uns e zeros.
Itens físicos são usados por ambos os tipos de computadores para codificar esses uns e zeros. Esses dispositivos representam bits (dígitos binários) em dois estados em computadores clássicos - por exemplo, uma corrente está ligada ou desligada e um ímã aponta para cima ou para baixo. Os computadores quânticos fazem uso de bits quânticos, ou qubits, que processam dados de maneiras radicalmente distintas. Enquanto os bits clássicos podem representar apenas um ou zero, um qubit pode estar em uma superposição de um e zero até que seu estado seja medido.
Além disso, os estados de vários qubits podem ser emaranhados, o que significa que eles estão quânticos ligados uns aos outros. A superposição e o emaranhamento fornecem aos computadores quânticos recursos não disponíveis na computação tradicional. Os qubits podem ser criados pela manipulação de átomos, átomos eletricamente carregados conhecidos como íons ou elétrons, ou pela nanoengenharia dos chamados átomos artificiais, como circuitos qubit supercondutores, usando uma técnica de impressão conhecida como litografia.
Quais são os princípios da computação quântica?
Um computador quântico funciona com base em princípios quânticos. Superposição, emaranhamento e decoerência são apenas algumas das palavras que devem ser dominadas para compreender completamente os princípios quânticos. Vejamos esses princípios com mais detalhes a seguir.
#1. Sobreposição
A superposição afirma que, semelhante às ondas na física clássica, você pode combinar dois ou mais estados quânticos para produzir outro estado quântico válido. Cada estado quântico pode alternativamente ser representado como uma soma de dois ou mais estados únicos diferentes. Essa superposição de qubits dá aos computadores quânticos seu paralelismo intrínseco, permitindo que eles realizem milhões de operações ao mesmo tempo.
#2. Emaranhamento
O emaranhamento quântico ocorre quando dois sistemas estão tão intimamente ligados que o conhecimento de um fornece conhecimento imediato do outro, independentemente de quão distantes eles estejam. Os processadores quânticos podem inferir informações sobre uma partícula medindo outra. Eles podem, por exemplo, decidir que, se um qubit aumentar, o outro sempre diminuirá a rotação e vice-versa. Devido ao emaranhamento quântico, problemas difíceis podem ser resolvidos mais rapidamente por computadores quânticos.
Quando você mede um estado quântico, a função de onda entra em colapso e você obtém um zero ou um. O qubit funciona como um bit clássico nesta condição conhecida ou previsível. Emaranhamento refere-se à capacidade dos qubits de associar seus estados aos de outros qubits.
#3. Decoerência
Decoerência é a perda do estado quântico de um qubit. As influências ambientais, como a radiação, podem causar o colapso dos estados quânticos dos qubits. Projetar os inúmeros elementos que buscam retardar a decoerência do estado, como desenvolver estruturas especializadas que abrigam os qubits de campos externos, é uma dificuldade significativa de engenharia na construção de um computador quântico.
Quais são os componentes de um computador quântico?
Os computadores quânticos, como os computadores tradicionais, possuem hardware e software.
#1. hardware quântico
Três componentes compõem o hardware quântico.
- plano de dados quânticos: O plano de dados quânticos é o núcleo do computador quântico e contém os qubits físicos, bem como as estruturas necessárias para mantê-los no lugar.
- Plano de controle e medição: Os sinais digitais são convertidos em sinais de controle analógicos ou de onda pelo plano de controle e medição. As operações nos qubits no plano de dados quânticos são realizadas por esses sinais analógicos.
- Plano do processador de controle e processador host: O algoritmo quântico ou série de operações é implementado pelo plano do processador de controle. O processador host se comunica com o software quântico e envia um sinal digital ou uma série de bits clássicos para os planos de controle e medição.
#2. software quântico
O software quântico usa circuitos quânticos para implementar algoritmos quânticos exclusivos. Um circuito quântico é uma rotina de computação que define um conjunto de operações quânticas lógicas a serem executadas nos qubits subjacentes. Os algoritmos quânticos podem ser codificados usando uma variedade de ferramentas e estruturas de desenvolvimento de software.
Como as empresas usam a computação quântica?
A computação quântica tem o potencial de transformar os negócios. Abaixo estão alguns exemplos de casos de uso:
#1. AM
O aprendizado de máquina (ML) é o processo de estudar grandes quantidades de dados para ajudar os computadores a fazer melhores previsões e julgamentos. A pesquisa em computação quântica investiga os limites físicos do processamento de informações e está abrindo novos caminhos na física fundamental. Muitas disciplinas da ciência e da indústria se beneficiam deste estudo, incluindo química, otimização e modelagem molecular. Também está se tornando mais usado em serviços financeiros para prever os movimentos do mercado e na manufatura para otimizar processos.
#2. Otimização
A computação quântica tem o potencial de melhorar a pesquisa e o desenvolvimento, a otimização da cadeia de suprimentos e a fabricação. Por exemplo, ao otimizar elementos como planejamento de caminho em processos complicados, você pode usar a computação quântica para reduzir os custos relacionados ao processo de fabricação e reduzir os tempos de ciclo. Outra aplicação é a otimização quântica da carteira de empréstimos, que permite aos credores liberar dinheiro, reduzir as taxas de juros e melhorar seus serviços.
#3. Simulação
O esforço computacional necessário para imitar sistemas com precisão cresce exponencialmente com a complexidade de compostos e materiais medicinais. Mesmo usando abordagens de aproximação, os supercomputadores contemporâneos são incapazes de atingir o nível de precisão exigido por essas simulações. A computação quântica tem o potencial de resolver alguns dos problemas computacionais mais difíceis da química, permitindo que os cientistas realizem simulações químicas atualmente intratáveis. A Pasqal, por exemplo, criou seu software computacional QUBEC para executar simulações químicas. O QUBEC automatiza o trabalho pesado necessário para executar atividades computacionais quânticas, como provisionamento autônomo de recursos de computação, cálculos clássicos de pré e pós-processamento e mitigação de erros.
Limitações da Computação Quântica
A computação quântica tem imensa promessa de desenvolvimento e resolução de problemas em uma ampla gama de setores. No entanto, atualmente tem limitações.
- A menor interrupção no ambiente qubit pode produzir decoerência ou decaimento.
- Isso faz com que os cálculos entrem em colapso ou ocorram erros. Como afirmado anteriormente, um computador quântico deve ser protegido de todas as interferências externas durante a computação.
- A reparação de erros durante a fase de computação não foi aperfeiçoada. Como resultado, os cálculos podem não ser confiáveis. Como os qubits não são bits de dados digitais, eles não podem se beneficiar dos procedimentos tradicionais de correção de erros empregados pelos computadores tradicionais.
- A corrupção de dados pode ocorrer ao recuperar descobertas computacionais. Desenvolvimentos como um algoritmo de busca de banco de dados específico que garante o ato de medição fazem com que o estado quântico se decomponha na promessa de retenção de resposta correta.
A segurança e a criptografia quântica ainda estão em seus estágios iniciais. - A escassez de qubits inibe os computadores quânticos de realizar todo o seu potencial. Mais de 128 ainda não foram produzidos pelos pesquisadores.
Estoque de computação quântica para ficar de olho em 2023
Abordaremos as ações de computação quântica para investir, bem como “as melhores” ações de computação quântica para comprar, nesta seção. Eles são os seguintes:
#1. Estoque de Computação Quântica do Google
Simplesmente não podemos, por mais que tentemos, chamar Google (GOOG) Alphabet. A principal notícia recente do estoque de computação quântica do Google foi a alegação de ter criado um cristal quântico. Apesar de nossos melhores esforços, não conseguimos localizar um único artigo que descrevesse adequadamente esse feito. O Google está investindo bilhões de dólares para concluir seu computador quântico até 2029. Para ajudá-lo a atingir esse objetivo, a empresa estabeleceu o campus de IA do Google na Califórnia. Uma vez estabelecido, o estoque de computação quântica do Google pode lançar um serviço de computação quântica baseado em nuvem. Então fique de olho neste espaço.
#2. Estoque de Computação Quântica da Honeywell
A Honeywell (HON) tem trabalhado em estreita colaboração com uma empresa privada, a Cambridge Quantum Computing, e acaba de anunciar o nascimento de uma nova empresa. Além disso, a Honeywell Quantum Solutions (HQS) e a Cambridge Quantum (CQ) se fundirão para formar uma nova empresa (sem nome) na qual a Honeywell investirá de US$ 270 a US$ 300 milhões. A Honeywell será a maior acionista da nova empresa, com os acionistas da CQ detendo mais de 45%.
#3. Estoque de Computação Quântica da IBM
A IBM Quantum Computing Stock (IBM) ainda está se recuperando de uma grande ressaca de muito Rometty Kool-Aid, mas seu novo CEO tem a computação quântica em seu radar. Além disso, o IBM Quantum Computing Stock visa ajudar as empresas e a sociedade a colher os benefícios da computação quântica e estabeleceu uma meta de construir mais de 1,000 processadores qubit até 2023.
#4. Estoque de Computação Quântica da Microsoft
As ações da Microsoft (MSFT) são um gigante da tecnologia de $ 2 trilhões que se interessa por uma variedade de campos, incluindo a computação quântica. A plataforma Azure Quantum da Microsoft fornece às empresas acesso à tecnologia quântica.
#5. Outros
Empresas de serviços financeiros como JPMorgan Chase e Visa estão interessadas em computação quântica e tecnologia relacionada.
Computador Quântico vs. Computador Clássico
Comparados aos computadores convencionais, os computadores quânticos têm uma estrutura mais fundamental. Eles não têm memória e um processador. Um computador quântico nada mais é do que uma coleção de qubits supercondutores. A informação é processada de forma diferente por computadores quânticos e convencionais.
Qubits são usados em computadores quânticos para conduzir algoritmos quânticos multidimensionais. À medida que os qubits são adicionados, sua capacidade de processamento cresce exponencialmente. Um processador tradicional emprega bits para executar vários programas. À medida que bits adicionais são adicionados, sua potência aumenta linearmente. Os computadores tradicionais têm significativamente menos poder de computação. Os computadores clássicos são ideais para o trabalho comum, pois não apresentam erros. Os computadores quânticos são mais adequados para tarefas de nível superior.
Os computadores clássicos não requerem nenhuma manutenção especial. Para evitar superaquecimento, eles podem empregar um simples ventilador interno. Os processadores quânticos devem ser isolados até mesmo das menores vibrações e mantidos extremamente frios.
Como você pode começar com a computação quântica?
Se você quiser experimentar a computação quântica, pode começar com um emulador de hardware quântico em seu sistema local. Emuladores são softwares que simulam fenômenos quânticos em um computador convencional. Além disso, eles são previsíveis e permitem a observação de estados quânticos. Eles podem ser usados para testar algoritmos antes de investir em tempo de hardware quântico. Eles não podem, no entanto, reproduzir o verdadeiro comportamento quântico.
O que a computação quântica realmente faz?
A computação quântica usa a teoria quântica para resolver problemas matemáticos e executar modelos quânticos. É usado para modelar sistemas quânticos, como fotossíntese, supercondutividade e formações moleculares complexas.
Os computadores quânticos existem agora?
Esses gadgets superpoderosos são uma tecnologia futura muito debatida que tira proveito dos recursos da física quântica. Em novembro do ano passado, a IBM anunciou o Osprey, um novo processador de 433 qubits três vezes mais potente que seu antecessor, construído apenas em 2021.
Quão realista é a computação quântica?
A computação quântica é real, com certeza, mas pode não ser tudo o que parece ser. Ainda existem muitos limites, mas à medida que surgem novas tecnologias para melhorar a computação quântica, também surgem suas aplicações em todos os setores.
Quais problemas um computador quântico pode resolver?
Questões complexas que atualmente levam muitos anos para serem resolvidas no supercomputador mais poderoso podem ser resolvidas em segundos. Os futuros computadores quânticos podem abrir horizontes anteriormente inimagináveis em matemática e ciências, auxiliando na resolução de preocupações existenciais, como mudanças climáticas e segurança alimentar.
A que distância estamos da computação quântica?
De forma limitada, a computação quântica já está disponível. No entanto, é possível que se torne popular nos próximos cinco a dez anos, semelhante à forma como os computadores tradicionais se espalharam de laboratórios e grandes empresas para empresas de todos os tamanhos, bem como residências, nas décadas de 1970 e 1980.
Concluindo!
A computação quântica não é o mesmo que a computação tradicional. Ele emprega qubits, que podem ser 1 e 0. Os bits em computadores tradicionais podem ser apenas 1 ou 0. Como resultado, a computação quântica tornou-se significativamente mais rápida e poderosa. Espera-se que seja utilizado para lidar com uma ampla gama de tarefas extremamente complexas e valiosas. Embora tenha limitações no momento, está definido para ser colocado em funcionamento por muitas empresas de alta potência em uma ampla gama de setores.
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Referências
