3 coisas que você precisa saber sobre computadores quânticos de especialistas

Imagine um computador quântico. Estou imaginando um computador normal, mas é de alguma forma melhor? Se sim, você está errado. Porque os computadores quânticos são fundamentalmente diferentes. Eles dependem de fenômenos quânticos exóticos que ocorrem entre partes componentes conhecidas como qubits, mas sua natureza bizarra muitas vezes leva a mitos e mal-entendidos. especialista em computação quântica Shayan Majidi Autor principal da Universidade de Harvard Construindo um computador quânticoaqui apresentamos as informações mais recentes.

1. Já existem computadores quânticos

Eu estava em um avião e outro passageiro me perguntou: “Quando teremos realmente computadores quânticos?” Mas eles existem e nós os usamos todos os dias. Cientistas de todo o mundo estão usando computadores quânticos, e algumas empresas estão disponibilizando computadores quânticos ao público para que as pessoas em casa possam acessá-los e usá-los.

Dito isso, os computadores quânticos ainda não se parecem com modelos de linguagem em grande escala que você abre em seu laptop e usa o tempo todo. Estes são dispositivos ainda mais especializados e a forma como as pessoas os utilizam varia. Experimentadores que trabalham para melhorar computadores quânticos trabalham em computadores quânticos todos os dias. Na verdade, muitos pesquisadores estão usando computadores quânticos para construir blocos de construção para futuros computadores quânticos de grande escala. Ou use-os para investigar questões científicas muito básicas.

Estamos na crista de uma onda que demonstra como os computadores quânticos podem fazer coisas que os computadores clássicos não conseguem. Eu não ficaria surpreso se em 5 ou 10 anos estivéssemos ensinando alunos que acessam rotineiramente computadores quânticos através da nuvem e executam esses experimentos o tempo todo.

2. Os computadores quânticos não facilitarão todos os cálculos

O equívoco aqui é que os computadores quânticos simplesmente se tornarão computadores melhores e mais rápidos, tornando obsoletos os computadores clássicos. No entanto, os computadores quânticos geralmente não são rápidos. Gostaria de expressar que os computadores quânticos têm capacidades diferentes. Isso significa que acelerações significativas são fornecidas apenas para problemas muito específicos.

Dois exemplos famosos de tais problemas são a fatoração de grandes números de números mais rapidamente do que qualquer algoritmo clássico conhecido. Isso é importante para quebrar a criptografia, e a pesquisa de dados não estruturados também é rápida. Além disso, existem problemas como simulações de sistemas quânticos, tarefas de amostragem, problemas específicos de otimização e problemas de álgebra linear sob suposições muito específicas.

Portanto, a vantagem dos computadores quânticos não vem da velocidade bruta, mas de algoritmos quânticos projetados de forma muito cirúrgica. Esses algoritmos exploram todos esses efeitos quânticos essenciais, como superposição, interferência e emaranhamento, e seu uso é adequado para uma classe muito restrita de problemas.

Mas fora desses casos, na maioria dos casos, como navegar na web, enviar mensagens de texto e jogar, os computadores quânticos não oferecem nenhum benefício além do que um laptop pode fazer. Existem classes de problemas que consideramos quânticos fáceis e classicamente difíceis, e esses são os problemas que queremos resolver usando computadores quânticos. Qualquer coisa classicamente fácil já é classicamente fácil, então não vamos usar computadores quânticos. É um enorme desperdício de tempo e recursos.

3. Os computadores quânticos não são equivalentes a muitos computadores clássicos trabalhando simultaneamente.

As pessoas muitas vezes têm na cabeça a imagem de que os computadores quânticos podem colocar os qubits em um estado especial de superposição, então tentam fazer todos os cálculos de uma vez, e é por isso que geralmente são mais poderosos. Um estado de superposição significa que um qubit existe como uma combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo. E se você tiver, isso também é verdade. n No caso de um qubit, seus estados quânticos são descritos por um número exponencialmente grande de estados, ou seja, 2.ⁿ opção. Mas o mito do paralelismo infinito desmorona porque não é possível ler realmente essa informação. Na realidade, você não pode ler exponencialmente mais respostas. No momento em que você mede o estado de um qubit, ele se transforma em um único valor clássico normal.

Portanto, a história real é ainda mais sutil. Os computadores quânticos podem fornecer muitas respostas e projetar algoritmos que amplificam as respostas certas e suprimem as erradas. Um algoritmo realmente bom pega todas essas opções sobrepostas para que a resposta correta surja quando a medição final for feita.