Como finalmente entender a computação quântica

A computação quântica parece estar muito nos noticiários ultimamente. Você provavelmente já viu isso nas páginas de revistas e jornais, com chips quânticos adornando seu feed e seus estranhos sistemas de resfriamento no estilo steampunk. Políticos e líderes empresariais também usam frequentemente a palavra “quantum” nos seus anúncios. Se você está um pouco confuso com tudo, este é um bom ano para tomar uma resolução de Ano Novo e finalmente entender o que é a computação quântica.

Este é um objetivo ambicioso e o momento certamente faz sentido. A indústria da computação quântica obteve muitas conquistas científicas no ano passado, tornando o campo valioso agora. mais de US$ 1 bilhão – Espera-se que esse número duplique nos próximos dois anos. Mas onde há dinheiro e há muito interesse, há sempre muito hype também.

Muitas questões permanecem sobre quando e como os computadores quânticos serão capazes de superar os computadores clássicos. Matemáticos e teóricos podem ser capazes de responder a algumas delas, mas a nossa melhor aposta pode ser construir computadores quânticos melhores e brincar com eles. Mas mesmo isso não é fácil. Não há consenso generalizado sobre como construir computadores quânticos melhores.

Para piorar a situação para os interessados ​​em computação quântica, a mecânica quântica é realmente difícil de entender. Os físicos ainda discordam sobre como exatamente entender fenômenos quânticos estranhos, como superposição e emaranhamento. Mas essas propriedades muito estranhas são os principais ingredientes da computação quântica.

Por mais esmagador que isso possa parecer, você não está sozinho. No entanto, acredito que estas barreiras não são intransponíveis. Apenas fique de olho nas crianças.

Eu era professor do ensino médio e sempre havia alguns alunos na minha turma que ficavam por lá depois da palestra e faziam perguntas incrivelmente técnicas sobre computação quântica. Eles eram curiosos e mesmo que não fossem tão avançados em matemática ou física, aprenderam o suficiente para fazer ótimas perguntas. Um ano, alguns alunos me procuraram apenas por diversão, depois de concluírem um curso on-line de computação quântica durante o verão, e eles sabiam mais sobre como escrever código de computador quântico do que eu. No ano seguinte, abordamos lições que só teríamos ensinado a estudantes universitários.

Há alguns meses, encontrei outro buscador que começou a explorar o conhecimento quântico ainda jovem. Um YouTuber de 9 anos chamado Kai é co-apresentador do seguinte podcast. garoto quânticoNeste programa, ele pergunta a alguns dos maiores especialistas do mundo sobre computação quântica enquanto mais de 88.000 assinantes assistem e aprendem com ele.

A co-apresentadora de Kai é sua mãe, Katya Moskvich, uma física com uma longa carreira em redação científica. Moskvich conhece bem a indústria, pois trabalha para a Quantum Machines, uma empresa que desenvolve dispositivos de computação clássicos que ajudam os computadores quânticos a realmente funcionar. Kai traz muita curiosidade e entusiasmo para seu podcast e tem o grande privilégio de fazer perguntas a pessoas que desempenharam um papel importante na formação do pensamento moderno sobre a computação quântica.

Peter Scholl formulou alguns dos mais famosos algoritmos de computação quântica e juntou-se ao podcast para conversar com Kai sobre o que os computadores quânticos têm a ver com a melhoria da sustentabilidade e o combate às mudanças climáticas. O vencedor do Prêmio Nobel e ex-secretário de Energia dos EUA, Stephen Chu, também aparece no mesmo episódio. O cientista da computação Scott Aaronson, um especialista influente em algoritmos de computação quântica, conversa com Kai sobre se a mecânica quântica poderia tornar possível a viagem no tempo e se, em teoria, mesmo uma ideia tão fantasiosa poderia ter algo a ver com a computação quântica. John Preskill, outro físico que influenciou a forma como medimos o sucesso dos computadores quânticos hoje, junta-se ao roboticista Ken Goldberg para discutir a computação quântica e a robótica.

Para ser claro, The Quantum Kid não fornece necessariamente conhecimento matemático rigoroso sobre computação quântica, mas é um ótimo começo e uma maneira envolvente de ouvir alguns dos maiores nomes da área. A maioria dos episódios aborda os fundamentos da mecânica quântica, como estados de superposição e o princípio da incerteza de Heisenberg, mas para entendê-los em detalhes, você provavelmente desejará ler mais em publicações como: novo cientista.

O valor e o apelo de The Quantum Kid reside no fato de que Kai faz exatamente as perguntas que alguém que não sabe nada sobre computadores quânticos, exceto que há algo especial e potencialmente muito poderoso neles, poderia fazer. Em outras palavras, se você está determinado a finalmente entender a computação quântica, mas sente que não sabe nada, Kai está aqui para lhe dizer para ser curioso e fazer perguntas. (Ficaremos felizes em ajudar a guiá-lo através do mundo complicado de todas as coisas quânticas.)

Os computadores quânticos poderiam nos ajudar a explorar o espaço ou a viajar para o passado? Poderiam ajudar-nos a construir robôs mais inteligentes e a combater as alterações climáticas? Poderíamos usá-los para melhorar a navegação aérea ou criar materiais que parecem fantasia neste momento? As respostas a essas perguntas são complexas, cheias de nuances e cheias de incertezas. Explicar as coisas para uma criança animada de 9 anos requer clareza e gentileza, e os espectadores do Quantum Kid também podem se beneficiar disso. Adorei ouvir Peter Scholl reiterar que os computadores quânticos existentes geralmente não são poderosos o suficiente para mudar o mundo sem diminuir completamente o entusiasmo de Kai.

No primeiro episódio, o físico Lennart Renner diz a Kai: “Vamos crescer com novas máquinas que podem potencialmente fazer coisas novas, então temos que pensar em como as usamos”, estabelecendo o tom otimista e voltado para o futuro do podcast, ecoado por muitos dos convidados.

É também a atitude certa para levar a qualquer projeto de aprendizagem quântica que você possa realizar este ano, uma combinação do entusiasmo, imaginação e curiosidade de Kai com a experiência fundamentada e diferenciada de Guest. A computação quântica é complexa e tem muitas ressalvas, mas é isso que a torna tão nova e não poderia ser mais interessante. Se o seu filho de 9 anos aprecia o sabor, experimente.