O presidente dos Estados Unidos, Donald Trump, assinou um decreto que vai prover um bilhão de dólares para financiar pesquisa quântica.

Após mais de três décadas de pesquisa e trabalho, cientistas e empresas de tecnologia começaram a desenvolver a tecnologia que opera baseada na matemática de partículas fundamentais. Embora estes dispositivos ainda sejam rudimentares, eles podem eventualmente oferecer novas capacidades computacionais e até mesmo representar uma ameaça para a cibersegurança tal como a conhecemos atualmente. A nova lei, chamada de National Quantum Initiative Act, aloca US$ 1,2 bilhão em financiamento para manter os EUA competitivos no ramo em escala global.

Estamos entrando em uma nova era de computação quântica
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A mecânica quântica é uma série de regras em que partículas fundamentais, como elétrons, interagem umas com as outras. Partículas subatômicas adquirem propriedades de partículas e de ondas simultaneamente enquanto interagem — embora voltem a se transformar em partículas (ou ondas) assim que são observadas. Isso significa que elas podem conter sobreposições, assumindo vários locais ou identidades ao mesmo tempo; interferir, fazendo que algumas dessas localizações e identidade sejam mais ou menos prováveis sob observação; e emaranhar, significando que propriedades de múltiplas partículas tornam-se correlacionadas independente da distância entre elas.

A ciência da informação quântica aplica estas três regras ao armazenamento, transmissão e computação com dados, além de fazer medições.

Por que os governos estão investidos nisso?

Os governos estão interessados em pesquisa quântica pois um computador baseado em nestes fundamentos, o chamado computador quântico, pode rodar um algoritmo de forma muito mais eficiente que um computador convencional o faz. Tal algoritmo quebraria a criptografia que protege nossos dados, e isso em si já seria uma ameaça para segurança dos Estados Unidos — e de qualquer país que use criptografia.

A tecnologia quântica poderia ser útil nas guerras, na criação de sistemas de posicionamento super precisos. Além disso, a tecnologia pode também trazer benefícios sociais — um computador quântico poderá, algum dia, bater um computador clássico ao simular moléculas complexas para aplicações médicas, por exemplo.

Computadores quânticos são computadores que resolvem problemas baseados em uma arquitetura completamente diferente de computadores comuns. Computadores normais ou clássicos solucionam problemas traduzindo dados em bilhões e bilhões de “bits” interligados, ou sistemas físicos que representam dois estados diferentes, como botões de liga-desliga que dependem de outros botões do mesmo tipo.

Computadores quânticos, no entanto, usam qubits, ou bits quânticos, que equivalem a alguma probabilidade entre zero e um simultaneamente enquanto a computação ocorre. Qubits conversam entre si durante a computação usando regras da mecânica quântica, com conceitos como “interferência quântica” e “enredamento quântico”. Uma computação quântica meio que se parece com um jogo de cara ou coroa que termina em empate.

A lei foi uma das duas apresentadas no meio do ano, e cria uma infraestrutura quântica, incluindo um Escritório Nacional de Coordenação Quântica, um subcomitê de Ciência da Informação Quântica e um Comitê Consultivo da Iniciativa Quântica Nacional. Isso inclui diretivas e um financiamento de US$ 80 milhões por ano, entre 2019 e 2023, para o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST, em inglês). A legislação define ainda que a Fundação Nacional da Ciência (NSF, em inglês) deverá criar “pelo menos 2, mas não mais que 5, Centros Multidisciplinares de Educação e Pesquisa Quântica”, em que cada um receberá US$ 10 milhões por ano entre 2019 e 2023, e também estabelece que o Departamento de Energia crie “pelo menos 2, e não mais que 5, Centros de Pesquisa Nacional de Ciência da Informação Quântica”, cada um recebendo US$ 25 milhões por ano durante o mesmo período.

Isso tudo foi criado para que seja um esforço coordenado para o avanço da ciência quântica nos EUA, como a União Europeia e a China já fizeram. Há quem diga que a competição por esta tecnologia entre outros países (especialmente a China) e os Estados Unidos será como a próxima “corrida espacial”.

A lei ainda ressalta o treinamento de cientistas e uma abordagem multidisciplinar — no fim das contas, os primeiros computadores quânticos usam os mesmos tipos de técnicas bioquímicas usadas em máquinas de ressonância magnética. E também menciona o Departamento de Defesa apenas uma vez, em uma função consultiva, apesar de o departamento ter inicialmente investido em esforços de computação quântica e ressaltar sobre as ameaças de cibersegurança colocadas pela computação quântica.

Apesar das promessas, ainda não está claro quando nós veremos aplicações quânticas reais que superem a tecnologia atual.

[MIT Tech Review]