Superando as barreiras da computação binária, os dispositivos quânticos são capazes de realizar um número gigantesco de tarefas a alta velocidade. Mas ainda falta muito para que substituam as máquinas convencionais.
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O artigo publicado em 23 de outubro de 2019 pela revista Nature representa um marco na história da computação: a equipe da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, liderada por John Martinis, anunciou ter superado, com seu próprio computador quântico, a capacidade computacional dos maiores supercomputadores do mundo.
O grupo patrocinado pela Google relata como seu dispositivo resolveu em 200 segundos um problema aritmético para que um computador convencional necessitaria 10 mil anos. A IBM contradisse essa afirmação, ressalvando que seu supercomputador Summit, o maior do mundo, poderia ter realizado a façanha em dois dias e meio. Ainda assim, o computador de Martinis e equipe é mais veloz.
A seguir, alguns aspectos dessa tecnologia visionária.
Bits, qubits e o gato de Schrödinger
O atual mundo computacional é digital, consistindo em dígitos binários, ou bits. Na prática, eles podem ter o valor de 0 ou 1, correspondendo aos dois estados da carga eletrônica dos transistores e chips. O mundo da física quântica é muito mais complicado: os bits quânticos, ou qubits, não só podem assumir 0 e 1 simultaneamente, como também todos os estados intermediários.
Uma moeda lançada oferece uma ilustração aproximada: enquanto com o bit digital ela pode ser cara ou coroa – ou 0 ou 1 –, o qubit é como se ela ainda estivesse girando sobre a mesa, portanto seu estado só se decidirá quando tombar.
Esse paradoxo foi descrito em 1935 por Erwin Schrödinger, usando o exemplo de um gato preso numa caixa com uma substância radioativa letal. Do lado de fora, não há como saber se ele está vivo ou morto, portanto mantém os dois estados simultaneamente: só ao se abrir a caixa ele assumirá um estado fixo. Na física, isso acontece ao se realizar uma medição, dando fim ao estado quântico.
Entrelaçamento quântico
Não há como compreender o entrelaçamento quântico empregando a lógica física convencional. Albert Einstein o descreveu como "ação fantasmagórica à distância". É quando os estados de dois sistemas quânticos (como qubits) são correlacionados – eles têm o mesmo estado –, mas só enquanto não sejam determinados.
No modelo anterior, é como ter duas moedas girando ao mesmo tempo e, não importa a distância que as separe, elas assumem sempre o mesmo estado. Esse entrelaçamento quântico se desfaz no momento em que uma delas cai, fixando seu estado. O mesmo se aplica ao gato de Schrödinger: entre duas caixas com dois gatos, pode haver um entrelaçamento quântico – mas só enquanto nenhuma das duas tiver sido aberta.
Potência computacional exponencialmente crescente
Como qubits podem assumir diversos estados ao mesmo tempo, eles são também capazes de desempenhar mais operações aritméticas do que os bits convencionais.
Teoricamente, a potência dos computadores quânticos cresce exponencialmente com a quantidade de qubits. Como a curva de crescimento é cada vez mais íngreme, bastaria incrementar ligeiramente o número dos qubits para que o poder computacional aumente rapidamente.
No entanto a prática é diferente, pois é necessário preencher uma série de condições para que o sistema funcione: a margem de erro deve ser mínima; o entrelaçamento quântico entre os qubits tem que funcionar perfeitamente, senão mesmo as menores irregularidades de funcionamento causam o colapso da potência computacional.
Portanto o desafio para os engenheiros é não só incluir cada vez mais qubits nos chips, mas também manter a precisão. A Google desenvolveu, para esse fim, um processo próprio de correção de erros com uma acuidade de 99,99%.
O "lustre"
À primeira vista, o computador quântico lembra um lustre gigante feito de tubos de cobres e cabos. É também assim que os especialistas chamam a estrutura: "lustre". Seu núcleo contém um chip supercondutor em que os qubits se dispõem como num tabuleiro de xadrez. O computador quântico da Google tem 54 qubits, embora um deles não tenha funcionado.
Os qubits são capacitores mínimos feitos de nióbio, um elemento químico tão duro quanto o titânio. Quando se faz suas cargas oscilarem, eles não têm estados fixos, semelhante às moedas que giram. Entre eles estão acopladores ajustáveis, consistindo de ressonadores, pequenas antenas que reagem a micro-ondas.
O chip supercondutor está localizado num campo eletromagnético de micro-ondas, que opera a temperaturas próximas do zero absoluto. No computador quântico da IBM, por exemplo, ela é de -273,135ºC, só sendo alcançada imergindo-se todo o "lustre" num tanque de hélio líquido.
Compatibilidade com sistemas operacionais?
O software dos computadores quânticos não pode ser, em absoluto, comparado aos digitais binários. Para testar o desempenho de seus protótipos, a Google desenvolveu um complicado problema matemático envolvendo números aleatórios, com o fim de exigir capacidades computacionais cada vez mais complexas e abrangentes. Um aparelho convencional teria logo ficado sobrecarregado.
Visionários esperam que os dispositivos quânticos sejam um dia capazes de decifrar as codificações criptográficas mais complexas. Eles poderiam também realizar simulações melhores, ser a base de sistemas de controle de tráfico e de outras aplicações envolvendo big data.
Entretanto, tudo isso é mais ficção do que ciência. No momento, ainda não está à vista a possibilidade de os computadores quânticos existentes assumirem qualquer das tarefas úteis que os supercomputadores já desempenham.
Pesquisa básica
Atualmente, a pesquisa se encontra no ponto em que os especialistas estão mostrando que o princípio funciona. Fazendo-se uma analogia entre o desenvolvimento dos computadores quânticos e o dos aviões, este seria o momento em que os Irmãos Wright experimentavam com um planador de fabricação própria – ainda se está muito longe de um jato de passageiros.
Não está provado, por exemplo, que um computador quântico seja capaz de funcionar estavelmente por horas, dias ou mesmo anos. Eles também empregam uma lógica computacional fundamentalmente diferente da dos dispositivos clássicos. O software tem que ter sido projetado especificamente para aproveitar os efeitos quânticos que a máquina tem a oferecer, senão é inútil.
Em termos práticos, isso significa que os programas escritos agora servem exclusivamente para testar os novos computadores e para pesquisa básica, mas não para resolver problemas do mundo para além da mecânica quântica. E assim provavelmente permanecerá nas próximas décadas.
Reveja alguns dos principais acontecimentos do mês.
Foto: Imago Images/Xinhua/Gao Jie
Impeachment de Trump avança na Câmara
O processo de impeachment contra o presidente dos Estados Unidos, Donald Trump, avançou na Câmara dos Representantes. Os deputados aprovaram, por 232 votos a 196, uma legislação que estabelece os próximos passos do inquérito, no primeiro teste formal de apoio ao processo de impeachment. Todos os republicanos votaram contra, e apenas dois democratas não votaram a favor. (31/10)
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Twitter anuncia fim de publicidade política
O Twitter banirá, a partir de 22/11, todos os anúncios políticos pagos de sua plataforma, afirmou o CEO da empresa, Jack Dorsey. "Acreditamos que o alcance da mensagem política deve ser conquistado, não comprado", argumentou o executivo. A medida vem num momento em que redes sociais estão sob pressão para impedir que sejam usadas para divulgar informações falsas e influenciar votações. (30/10)
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Reino Unido convoca eleição antecipada
O Parlamento do Reino Unido aprovou a convocação de eleições gerais antecipadas em 12 de dezembro. O pleito, que só deveria ocorrer em 2022, é uma tentativa de resolver o impasse em torno do Brexit. A proposta foi aprovada na Câmara dos Comuns por 438 votos a 20, o que só foi possível graças ao apoio da oposição trabalhista. Os partidos já entraram em modo de campanha. (29/10)
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União Europeia concorda em adiar Brexit
A União Europeia (UE) concordou em conceder ao Reino Unido um novo adiamento do Brexit até 31 de janeiro, segundo comunicou o presidente do Conselho Europeu, Donald Tusk. Contudo, o acordo oferece a Londres a possibilidade de abandonar o bloco comunitário antes dessa data, caso o Parlamento britânico ratifique o acordo de saída. (28/10)
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Trump anuncia morte de líder do "Estado Islâmico" na Síria
Em pronunciamento na TV, presidente americano, Donald Trump, confirmou a morte do líder do grupo jihadista "Estado Islâmico" (EI), Abu Bakr al-Baghdadi, após ação realizada pela coalizão internacional liderada pelos Estados Unidos no noroeste da Síria. O líder do EI se escondeu dentro de um túnel com três de seus filhos e detonou um colete de explosivos, disse Trump. (27/10)
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Vítimas de Brumadinho lembradas no Vaticano
Fotos dos 270 mortos na tragédia da Vale em Brumadinho foram espalhadas no chão da igreja Transpontina, no Vaticano, em homenagem às vítimas do desastre de 25 de janeiro. Tributo ocorreu paralelamente ao Sínodo da Amazônia, que reúne bispos, religiosos e indígenas na capital da Igreja Católica. Em giro pela Europa para cobrar por justiça, familiares das vítimas participaram da homenagem. (26/10)
Foto: DW/Nádia Pontes
Besouro ganha o nome de Greta Thunberg
O Museu de História Natural de Londres anunciou que batizou uma espécie de besouro com o nome de Greta Thunberg, em homenagem à jovem ativista ambiental sueca. O inseto receberá o nome científico nelloptodes gretae. O besouro cor de mel mede menos de um milímetro e foi descoberto em Nairóbi. (25/10)
Foto: picture-alliance/D. Chidley
Corpo de Franco é retirado de mausoléu e vai para cemitério comum
Quarenta e quatro anos depois de sua morte, o ditador espanhol Francisco Franco foi exumado de seu monumental mausoléu para ser enterrado em um discreto cemitério. O caixão foi carregado por oito familiares do ditador. A questão sobre o que fazer com os restos mortais vinha provocando debates na Espanha desde 2007, quando o país aprovou uma lei condenando o antigo regime fascista do país. (25/10)
Foto: Reuters/TVE Pool
Greenpeace derrama "óleo" em frente ao Planalto
Ativistas do grupo ambientalista Greenpeace espalharam um líquido preto em frente ao Palácio do Planalto, em Brasília, para simbolizar as manchas de petróleo que castigam o litoral do Nordeste desde o início de setembro. Vestidos de preto e empunhando cartazes, os participantes criticaram a lentidão do governo federal para conter o desastre. Dezenove ativistas foram detidos pela polícia. (23/10)
Foto: Greenpeace/A. Machado
Fazendeiros promovem bloqueios em cidades alemãs
Milhares de agricultores promoveram manifestações em 17 cidades da Alemanha em protesto contra um pacote do governo federal que visa reduzir o uso de agrotóxicos e de certos tipos de fertilizantes. Segundo os organizadores, pelo menos 40 mil agricultores participaram dos atos. Vários se dirigiram para as cidades com seus tratores, promovendo bloqueios no trânsito. (22/10)
Foto: DW/N. Ranjan
Vitória de Eduardo Bolsonaro
Numa nova reviravolta na disputa de poder dentro do PSL, partido do presidente Jair Bolsonaro, o deputado filho do chefe de Estado, Eduardo Bolsonaro, conseguiu assumir a liderança da legenda na Câmara. A troca de comando da legenda ocorreu após Eduardo apresentar uma nova lista com assinaturas de deputados em seu apoio. (21/10)
Foto: imago/A. Chile
Revolta e repressão no Chile
O que começou com marchas pacíficas contra o aumento na passagem de metrô se tornou a maior onda de protestos em décadas no país, com três mortos e um rastro de destruição, apesar do toque de recolher decretado pelo governo em Santiago e outras regiões. O Exército vai para as ruas pela primeira vez desde a ditadura de Pinochet. (20/10)
Foto: picture-alliance/AP Photo/E. Felix
Mar de bandeiras contra o Brexit
Dezenas de milhares de partidários da permanência do Reino Unido na União Europeia fazem passeata em Londres enquanto o Parlamento britânico se reúne num sábado pela primeira vez desde a Guerra das Malvinas, em 1982. Na sessão extraordinária, os deputados impõem novo revés ao premiê Boris Johnson e decidem adiar a votação definitiva sobre o acordo do divórcio. (19/10)
Foto: Reuters/S. Dawson
EUA aplicam tarifas sobre produtos da UE
As autoridades de comércio dos Estados Unidos confirmaram que passam a valer os aumentos planejados de 10% e 25% nas tarifas de importação sobre aviões da Airbus e uma série de produtos europeus, somando 7,5 bilhões de dólares. A medida entra em vigor após o aval da OMC, que considerou as novas tarifas americanas proporcionais aos efeitos adversos sofridos pela americana Boeing. (18/10)
Foto: picture-alliance/AP Photo/A. Harnik
Venezuela no Conselho de Direitos Humanos
A Venezuela conquistou um assento no Conselho de Direitos Humanos das Nações Unidas em votação realizada na Assembleia Geral da organização. Com 153 votos e acusado de fazer vista grossa para a candidatura venezuelana, o Brasil ficou com a outra vaga destinada a países da América Latina e Caribe. Caracas recebeu 105 votos, apesar de protestos de nações e organizações de direitos humanos. (17/10)
Foto: picture-alliance/dpa/S. Di Nolfi
Líder de Hong Kong abandona discurso no Parlamento após protestos
A chefe do Executivo de Hong Kong, Carrie Lam, foi forçada a interromper seu discurso sobre políticas futuras para a região administrativa especial que fazia no Conselho Legislativo, em meio a protestos de parlamentares. Após uma segunda tentativa interrompida por legisladores, a governante acabou fazendo seu pronunciamento anual em vídeo. (16/10)
Foto: Reuters/T. Siu
Escócia perdoa homens condenados por homossexualidade
A Escócia concedeu perdão a todos os homens homossexuais e bissexuais que foram condenados por terem tido relações sexuais com pessoas do mesmo sexo, sob uma legislação que vigorou até a década de 1980. Segundo o governo, a medida visa corrigir um erro histórico. "Não há mais lugar para homofobia, ignorância e ódio na Escócia moderna", afirmou o secretário escocês de Justiça, Humza Yousaf. (15/10)
Foto: picture alliance / empics
Nobel de Economia premia pesquisas contra pobreza
Três pesquisadores que dedicaram seu trabalho à luta contra a pobreza mundial foram agraciados com o Prêmio Nobel de Economia. Segundo a Academia sueca, o trabalho da franco-americana Esther Duflo e dos americanos Abhijit Banerjee e Michael Kremer mostrou que o problema da pobreza pode ser resolvido através da sua divisão em questões menores e mais precisas em áreas como educação e saúde. (14/10)
Foto: Getty Images/AFP/H. Nackstrand
Vitória para nacionalistas do governo polonês
Segundo as primeiras projeções após o fechamento das urnas no pleito legislativo da Polônia, o partido do governo, nacional-conservador Lei e Justiça (PiS), saiu com mais de 43% dos votos para as duas câmaras do Parlamento. Em segundo lugar vem a coalizão liberal de esquerda Plataforma Cívica (PO), com cerca de 27%. (13/10)
Foto: Getty Images/O. Marques
Tudo pela energia nuclear
Quem puder, explique: Belarus quer se tornar independente do gás russo. Assim, o governo contratou, para construir uma usina próximo a Ostrovets, ninguém menos que o conglomerado de energia russo Rosatom! A antiga república soviética foi um dos países que mais sofreram os efeitos da nuvem radioativa após a catástrofe da usina de Chernobyl, na vizinha Ucrânia, em 1986. (12/10)
Foto: Reuters/V. Fedosenko
Morre aos 85 anos Alexei Leonov
O cosmonauta soviético Alexei Leonov, o primeiro homem a caminhar no espaço, morreu aos 85 anos.O cosmonauta garantiu seu lugar na história em 18 de março de 1965, ao fazer a primeira caminhada espacial, depois de sair da cápsula Voskhod 2 amarrado a uma corda. Posteriormente, no auge da Guerra Fria, integrou a primeira missão espacial conjunta entre a União Soviética e EUA. (11/10)
Foto: AFP/F. Coffrini
Nobel de Literatura
A escritora polonesa Olga Tokarczuk e o austríaco Peter Handke foram premiados com o Nobel de Literatura de 2018 e 2019, respectivamente, conforme anunciou a Academia Sueca. O prêmio a Tokarczuk é referente a 2018, ano em que a academia cancelou a premiação após uma série de escândalos. (10/10)
Atentado em Halle
Um ataque a tiros perto de uma sinagoga na cidade do leste da Alemanha mata duas pessoas e fere outras duas. Um suspeito é preso e identificado como Stephen B., um alemão de 27 anos. Ele transmitiu a ação ao vivo pela internet, com uma câmera presa a seu capacete. No vídeo, ele faz comentários contra judeus, imigrantes e feministas e diz não acreditar que o Holocausto aconteceu. (09/10)
Foto: Reuters/M. Gaul
Nobel de Física para pesquisas que ampliaram a compreensão do universo
O Nobel de Física de 2019 premiou três cientistas por contribuições que ampliaram a compreensão da evolução do universo e do lugar da Terra no cosmos.
Os vencedores são o canadense James Peebles, pelo desenvolvimento teórico da cosmologia física, e os suíços Michael Mayor e Didier Queloz, pela primeira descoberta de um planeta fora do Sistema Solar, ou exoplaneta. (08/10)
Foto: picture-alliance/dpa/C. Bresciani
Protestos pelo clima
No primeiro dia da semana de protestos pelo clima organizados pelo movimento ambiental Extinction Rebellion, milhares de manifestantes foram às ruas em mais de 60 cidades para exigir medidas para zerar efetivamente as emissões de gases de efeito estufa até 2025. Centenas de ativistas foram presos em várias cidades do mundo. A maioria das detenções, quase 300, ocorreu em Londres. (07/10)
Foto: Reuters/M. Segar
Socialistas se reelegem em Portugal
O Partido Socialista português, do primeiro-ministro António Costa, venceu as eleições gerais. Os votos, contudo, não são suficientes para alcançar a maioria absoluta num Parlamento dominado por partidos de esquerda. Isso significa que Costa, que deve seguir como premiê, continuará dependendo de outras legendas para governar. Sociais-democratas, de oposição, ficaram em segundo. (06/10)
Foto: AFP/P. De Melo Moreira
A estratégia do Homem-Aranha
Durante a New York Comic Con, um participante descansa pendurado, como cabe a um bom aracnídeo. Ao que tudo indica, seu comportamento não é nada tão espetacular numa convenção de HQs, em que todos estão em casa ao mundo da fantasia. O Homem-Aranha é uma das figuras de quadrinhos mais apreciadas. Talvez a identificação no meio seja tão grande por ele ser um "nerd" e "loser" na vida real? (05/10)
Foto: picture-alliance/AP Photo/Invision/C. Sykes
Hong Kong eleva pressão sobre manifestantes
As autoridades de Hong Kong planejam, com duas medidas, elevar a pressão sobre os manifestantes pró-democracia que há quase quatro meses vão às ruas da região semiautônoma governada pela China. O governo afrouxou diretrizes sobre o uso da força pela polícia e decidiu banir máscaras – um dos símbolos dos protestos e um dos recursos dos manifestantes para se manterem anônimos. (04/10)
Foto: Reuters/A. Perawongmetha
Ataque com faca deixa quatro policiais mortos em Paris
Um funcionário do setor administrativo das forças de segurança francesas, armado com uma faca, matou quatro agentes na sede do comando da polícia de Paris. Uma pessoa também ficou ferida. Segundo as autoridades, o autor do ataque, que trabalhava há mais de 20 anos no local, acabou sendo morto por outro policial com uma arma automática. O motivo do ataque ainda não foi esclarecido. (03/10)
Foto: Reuters/P. Wojazer
Mais um capítulo do Brexit
O primeiro-ministro do Reino Unido, Boris Johnson, enviou à União Europeia (UE) uma nova proposta de acordo sobre o Brexit, que prevê "suprimir" a salvaguarda elaborada para evitar uma fronteira entre Irlanda e Irlanda do Norte. O premiê britânico afirmou que essa é sua oferta final e que o Reino Unido deixará o bloco no final deste mês com ou sem um acordo. Bloco analisa proposta. (02/10)
Foto: picture-alliance/empics/P. Byrne
China celebra 70 anos do regime comunista
Na comemoração dos 70 anos do regime comunista, cerca de 15 mil soldados participaram da parada militar em Pequim – a maior da história do país, segundo a mídia estatal chinesa –, que exibiu também 580 tanques, mísseis intercontinentais e drones de alta tecnologia. O evento ainda contou com sobrevoos de helicópteros militares e aviões de combate. (01/10)