Por mais legais que soem, os computadores quânticos provavelmente não são os mais adequados para montar um site ou rodar programas edição de texto. Ao invés disso, os seus peculiares bits podem um dia ser usados para resolver algoritmos especiais, para aplicações de inteligência artificial ou para modelar coisas que realmente seguem as selvagens regras da física quântica. Um dia.
Cientistas da IBM relatam o uso de um computador quântico simples para resolver complexos problemas de ciência: eles modelaram a química de átomos maiores do que os dois mais simples, hidrogênio e hélio. Os pesquisadores esperam que um dia estes tipos de computadores sejam capazes de simular moléculas ainda maiores, algo que poderia ter importantes aplicações na descoberta de novas drogas. Ainda estamos nos estágios iniciais da computação quântica e é provável que os concorrentes vão vencer esta pesquisa em breve, mas o novo trabalho é definitivamente um avanço.
Os pesquisadores dos experimentos demonstraram que um tipo especial de solucionador de problemas de física quântica “implementado em um processador de quantum supercondutor de seis qubit é capaz de resolver os problemas moleculares além dos elementos de período I”, como o hidrogênio e hélio, “até o BeH2’, hidreto de berílio, de acordo com o artigo publicado ontem na revista Nature.
Computador quântico com sete qubits (Imagem: IBM Research/ Flickr)
Aqui vai um cursinho rápido sobre computação quântica. A unidade básica de computação é um “bit”, uma alavanca de sim-ou-não. Sempre que você ouve a palavra “quantum”, você deve na verdade pensar “probabilidades de valores distintos.” Um qubit, ou bit quântico, é sim e não ao mesmo tempo, com uma probabilidade de que ele irá assumir o valor de um ou outro quando for medido. É como uma moeda viciada antes de ser lançada, junto com detalhes sobre as suas dimensões para que você saiba a probabilidade de dar cara ou coroa. Isto está de acordo com a forma como a química realmente funciona; hidrogénio é literalmente apenas duas partículas, um elétron e próton, com uma lista de possíveis propriedades distintas para descrever o sistema, chamado de função de onda. As partículas só assumem propriedades observáveis quando, bem, elas são observadas. O mesmo acontece com os qubits, que podem assumir um de seus dois estados.
O fato dos qubits agirem assim significa que eles são frágeis e propensos a erros, uma das principais limitações dos computadores quânticos.
A equipe usou algo que você mal reconhece como um computador, seis bits quânticos representados como supercondutores. Estes são sistemas que assumem propriedades quânticas quando são resfriados até um pouco acima do zero absoluto. Os qubits interagem através de emaranhamento, o que significa que você tem que usar o mesmo conjunto de probabilidades para descrever ambos os seus valores. O sistema pode, em seguida, ler cada qubit individualmente.
Já que os qubits obedecem às mesmas leis da física quântica que as moléculas, os cientistas puderam simular diretamente as interacções entre partículas com qubits interagindo. Usando o computador, os investigadores modelaram o comportamento de algumas moléculas simples com dois átomos de hidrogénio, um átomo de lítio ligado a um átomo de hidrogénio e hidreto de berílio, um átomo de berílio ligado a dois átomos de hidrogénio, de acordo com o artigo. Eles foram ainda capazes de aplicar a sua técnica para resolver um problema de química quântica simples.
Jerry Chow fazendo um trabalho grande (Imagem: IBM Research/ Flickr)
Ainda assim, não estamos vencendo os computadores normais trabalhando nestes tipos de problemas, o pesquisador da IBM Jerry Chow disse ao Gizmodo. “Este é o melhor que um computador quântico conseguiu”, ele disse. Mas há muito trabalho pela frente. “Nós observamos erros agora e não estamos recebendo a precisão química perfeita, mas estamos começando a explorar o campo da química em um hardware físico.”
Há uma abundância de outros desafios mas pra frente para os computadores quânticos, que, como eu já disse anteriormente, ainda estão no reino das válvulas que os computadores normais estavam há muito tempo atrás.
Tudo isso significa que muitas pessoas estão trabalhando em problemas como estes. O pesquisador da Universidade de Harvard, Alan Aspuru-Guzik disse para a Chemical & Engineering News que outros concorrentes poderão em breve assumir a liderança. Mas Chow disse que não é um problema. “Toda a comunidade irá encontrar melhores maneiras de lidar com os erros e eu acho que vai ser realmente emocionante”.
Imagem de topo: IBM Research/ Flickr
[Nature]