Desafios e Oportunidades
O Desafio dos computadores quânticos:
A computação quântica é uma abordagem fundamentalmente diferente da computação clássica que promete resolver problemas que a computação clássica nunca pode resolver de forma realista. Ela mantém a promessa de ajudar a humanidade a enfrentar muitos desafios importantes, desde a solução de questões antigas da ciência até a superação de obstáculos para melhorar a eficiência industrial. Trabalhando em conjunto com computadores clássicos e arquiteturas baseadas em nuvem, os computadores quânticos podem até ser a resposta para problemas com os quais ainda não sonhamos. As oportunidades para a sociedade e a economia são potencialmente ilimitadas. A computação quântica pode ajudar a agilizar a resposta a futuras pandemias, crises de saúde em andamento e a proliferação de doenças debilitantes que afetam milhões em todo o mundo, por meio de simulações químicas amplamente aprimoradas na descoberta e desenvolvimento de medicamentos. Será capaz de melhorar a precisão da simulação da dinâmica de fluidos computacional, permitindo abordagens de baixo custo para aprimorar os processos de design industrial. E pode ajudar a otimizar estratégias de investimento de portfólio, usando técnicas de modelagem avançadas que podem analisar melhor o comportamento de mercados financeiros complicados.
No entanto, a computação quântica também apresenta desafios significativos. Um estudo recente de IBM Research detalha como os avanços na computação quântica acabarão por apresentar um desafio significativo à segurança da informação. O mundo já depende fortemente da criptografia para proteger os dados infraestruturas crítica e, à medida que fazemos a transição para uma era em que os computadores quânticos se tornam mais onipresentes, as plataformas digitais que estão sendo projetadas e implementadas hoje podem se tornar cada vez mais vulneráveis se a criptografia de segurança de nível quântico não for desenvolvida e adotada ao mesmo tempo. O mundo ainda está muito longe de possuir computadores quânticos capazes de quebrar a criptografia amplamente usada hoje. E já sabemos como executar uma criptografia resistente a ataques em computadores quânticos. No entanto, esses algoritmos básicos de segurança quântica são apenas o começo. Muitos padrões e protocolos de segurança da indústria precisam ser atualizados para esses novos algoritmos e os avanços na computação quântica precisarão coincidir com os avanços na criptografia quântica, garantindo que os dados estejam protegidos, hoje, contra ameaças futuras.
Alguns dos problemas desafiadores que ainda restam na computação quântica são:
- Ruído e Descoerência: Um dos maiores desafios da computação quântica é a questão do ruído e da descoerência. Os bits quânticos ou qubits são extremamente sensíveis ao seu ambiente, tornando difícil manter a coerência necessária para a computação quântica. Mesmo pequenas perturbações podem fazer com que os qubits percam seus estados quânticos, levando a erros nos cálculos. Os pesquisadores estão trabalhando no desenvolvimento de códigos de correção de erros e técnicas de correção de erros quânticos para superar esse desafio.
- Escalabilidade: Outro desafio na computação quântica é a escalabilidade. Embora os computadores quânticos atuais possam realizar algumas operações quânticas, eles ainda estão longe de serem capazes de realizar cálculos complexos. Escalar computadores quânticos requer superar uma série de desafios técnicos, como desenvolver portas quânticas mais eficientes e melhorar o controle de qubits.
- Limitações de hardware: O hardware de computação quântica ainda está engatinhando e há muitas limitações que precisam ser superadas. Por exemplo, o número de qubits em um computador quântico é limitado pelo tamanho físico do dispositivo, bem como a quantidade de ruído e decoerência que ocorre. Além disso, o hardware quântico é muito caro de desenvolver e manter, tornando difícil para as organizações menores investir em pesquisa de computação quântica.
- Algoritmos quânticos: Desenvolver algoritmos quânticos é outro desafio na computação quântica. Embora muitos algoritmos clássicos tenham sido desenvolvidos nas últimas décadas, os algoritmos quânticos ainda estão em seus estágios iniciais. Os pesquisadores estão trabalhando no desenvolvimento de novos algoritmos que podem tirar proveito das propriedades únicas dos computadores quânticos, mas este é um processo demorado e desafiador.
- Interoperabilidade: Finalmente, a interoperabilidade é um desafio na computação quântica. Atualmente, existem muitas plataformas de computação quântica e linguagens de programação diferentes, dificultando a colaboração e o compartilhamento de informações entre pesquisadores. O desenvolvimento de padrões para a computação quântica pode ajudar a superar esse desafio e acelerar o desenvolvimento da computação quântica.
