Computador Quântico: O que está por trás da NOVA ERA da Computação?

se tudo que você sabe sobre o mundo quântico foi o que você aprendeu nos filmes do Homem Formiga esse vídeo aqui vai ser revelador computadores quânticos estão sendo comentados cada vez mais pela mídia e esse campo tem se mostrado uma das áreas de mercado mais promissoras aí paraas próximas décadas talvez você até tenha ouvido falar que computadores quânticos são o futuro da Computação pessoal que eles vão quebrar toda a criptografia existente atualmente que eles vão nos ajudar a entender a origem do universo e por aí vai entre coisas que fazem muito sentido e outras que

são uma bobagem tão grande quanto um Coach quântico existem características tão interessantes que poderiam fazer parte de uma ficção científica sem fazer muito esforço computadores quânticos são complexos são complexos de entender são complexos de explicar e eles resolvem problemas complexos também mas será que seria possível explicar a base da teoria quântica que alimenta esses computadores e comentar sobre a aplicabilidade deles de uma forma simples Esse é o desafio do vídeo de hoje eu passei os últimos dois meses estudando computadores quânticos e a Teoria no entorno deles para poder trazer para você de uma forma espero

compreensível o que é um computador quântico e para que que ele serve além de responder algumas dessas dúvidas que a gente tem sobre a aplicabilidade dessa tecnologia mas esse vídeo aqui não seria possível sem o apoio da hostinger que permite que você faça aí o al é o de servidores não quânticos pelo menos por enquanto mas regulares que por sorte é exatamente o que todo mundo precisa para colocar o seu próprio site na internet você pode conhecer as diversas opções acessando hostinger.com.br bar diolinux e utilizar o cupom de Linux para 10% de desconto no plano

que se encaixar com a sua necessidade de servidor compartilhado até Cloud passando por VPS de todos os tipos [Música] a nossa viagem para entender computadores quânticos começa com uma pergunta Ainda mais simples você saberia dizer como funciona um computador tradicional desses que você tem aí na sua casa Talvez você saiba talvez você acha que sabe saber usar um computador é diferente de saber como ele funciona saber o que cada peça faz não quer dizer que você sabe como essas peças funcionam eu fico pensando que é tipo um vaso sanitário sabe a descarga em geral todo

mundo sabe utilizar ela mas nem todo mundo entende como que a descarga funciona com a mecânica e a física por trás dos processos usados na construção de algo assim que provavelmente você usa todos os dias a familiaridade que nós temos com objetos como smartphones por exemplo nos dá a ilusão de que a gente entende como esses objetos funcionam Tecnicamente mas se você precisasse construir um Smartphone ou um microchip que fosse quais seriam os seus primeiros passos Eu não espero que você saiba responder essas perguntas essas coisas a abstração de conhecimento é uma das coisas mais

úteis e Poderosas que já foi inventada assim a gente pode utilizar tecnologias sem realmente saber como elas funcionam facilitando a vida de muita gente por aí o problema é que para falar de computadores quânticos a gente realmente precisa falar de como os computadores tradicionais funcionam computadores modernos são uma derivação uma evolução até a gente pode dizer de máquinas criadas a várias décadas mas que apesar de usarem tecnologias diferentes hoje em dia como chips e transistores ainda se parecem de forma lógica com aqueles antigos computadores grandes valvulados isso porque no âmago da Computação moderna Tudo se

resume ao bit a menor unidade computacional representada pelo número um ou pelo número zero a famosa unidade binária mas por sorte o conceito de binário não é tão difícil assim de entender um representa a presença de algo zero representa a ausência desse mesmo algo como a corrente elétrica que passa por um interruptor com a luz ligada nós temos um com ela desligada nós temos zero um representa um estado zero representa outro como Cara e Coroa ali numa moeda toda a computação tradicional moderna se baseia nesse simples conceito eu posso escrever seja membro do canal e

o computador vai entender apenas um monte de uns e zeros É bem interessante isso quer dizer uma coisa interessante com a quantidade adequada de zeros e uns E com o tempo suficiente e essa é uma chave para o seu CPU conseguir processar as informações a gente poderia fazer Teoricamente qualquer coisa tudo que você faz no seu computador atualmente seja no seu laptop no seu desktop no seu smartphone no fim das contas são operações envolvendo zeros e uns numa dança matemática e cheia de Abstrações para você a boa notícia é que a gente não precisa avançar

daqui desse conceito para encontrar a principal diferença de um computador tradicional para um computador quântico porque eles são diferentes já na sua própria base enquanto os nossos computadores atuais usam bits um computador quântico usa algo diferente chamado de cubit ou um bit quântico e diferente do que ocorre com um bit tradicional que pode ser um ou zero um qbit não tem essa mesma definição ele pode ser zero ou um assim como o bit tradicional ou ele pode ser uma superposição desses dois entre zero e 1 e aqui Alice é onde a toca do coelho fica

um pouco mais profunda para entender o que que é superposição E por que que essa ideia é tão fantástica nós vamos precisar falar de mecânica quântica Mas não se preocupe eu vou tentar simplificar bastante as coisas para que qualquer um possa entender a mecânica quântica é um ramo da ciência que estuda o comportamento de partículas subatômicas ou seja partículas que são menores do que um átomo como absolutamente tudo ao nosso redor é feito de átomos e suas subpartículas incluindo você mesmo e esse dedo que você pode utilizar para dar um like no vídeo o estudo

desse ramo da física pode ter implicações diretas com virtualmente tudo a nossa tecnologia atual depende fortemente de descobertas relacionadas ao comportamento atômico e a gente nem precisa entrar no mundo quântico para isso mas se a gente entrar as possibilidades se expandem consideravelmente Talvez você lembre aí das suas aulas de ciência sobre a estrutura de um átomo sendo representada desse jeito esse aqui é um átomo de hidrogênio segundo o modelo atômico de huther for bor que é ensinado nas escolas até hoje eu acredito um átomo de hidrogênio de verdade tem outra aparência mas isso não vem

ao caso o importante é que um átomo como esse é formado por partículas ainda menores como um elétron que fica ali orbitando o núcleo atômico que no caso do hidrogênio é composto por um próton nêutrons aparecem em is geralmente Mas nós vamos utilizar o elétron aqui como exemplo elétrons também tem características que podem ser descritas como Spin que não vem ao caso detalhar mas que podem estar em dois estados por exemplo spin up ou Spin Down e nós podemos usar essa característica para criar o equivalente ao sistema de bits tradicionais que nós conhecemos como se

fosse a representação de um e zero dois estados diferentes o conceito de superposição que é um dos grandes trunfos do computador quântico afirma que uma subpartícula atômica com um elétron existe probabilisticamente em todos os estados Teoricamente possíveis antes de ser medida ou seja antes de você saber o Spin do elétron ele pode estar em qualquer lugar literalmente ser um zero e um um ao mesmo tempo porém quando é medido ou observado o sistema colapsa para algo mais tradicional apresentando um desses estados um dos exemplos mais famosos de como a mecânica quântica quebra a nossa intuição

sem nenhuma cerimônia o famoso experimento da Fenda Dupla recomendo aí o vídeo do Brian Green explicando como ele funciona eu vou deixar o link aqui na descrição Apesar desse efeito de colapso do sistema reduzir os computadores quânticos a uma versão digamos assim dos nossos computadores tradicionais ao menos sob a percepção de um humano a matemática não se importa muito com isso e pode utilizar algoritmos que permitam levar em consideração a superposição para fazer os cálculos e aí que tá o pote de ouro compadores quânticos podem ser construídos de diversas formas mas no fim das contas

tudo se resume a pegar uma partícula subatômica como um elétron e criar uma espécie de contenção para que ele possa ser manipulado e observado para que isso aconteça computadores quânticos precisam ser mantidos muito próximos do zero absoluto onde as partículas praticamente não t movimento essa aqui é uma imagem clássica de um computador quântico e nessa imagem o processador quântico é basicamente aquele microchip pequeno que aparece na parte inferior e lembra até um pouco os nossos cpus tradicionais o restante do que você vê no entorno é um grande cooler basicamente para manter o chip o mais

próximo possível de Zero Kelvin e sim é um trambolhão gigante nos anos 80 Richard Fan um dos maiores nomes da física moderna tava tentando estudar a física de partículas tentando entender um pouco mais a respeito do mundo quântico O problema é que sistemas quânticos são instáveis e o simples fato de observá-los costuma ficar informação como a gente comentou por isso o fan queria criar uma simulação computacional do mundo quântico para que Ele pudesse estudar de forma mais direta o comportamento dessas partículas O problema é que os cálculos que ele precisava fazer eram sempre complexos demais

pro poder computacional da época e levava muito tempo para conseguir qualquer resultado satisfatório não levou muito tempo para ele perceber que desenhar uma simulação quântica não é possível ou viável num comp compador tradicional já que o custo da Computação se tornava muito alto uma vez que computadores tradicionais não escalam bem para resolver os problemas cada vez mais complexos do mundo quântico inclusive isso é só uma lembrança de que a gente esquece de que qualquer serviço computacional oferecido hoje como de um data center precisa fazer sentido financeiro e de tempo a energia gasta para alimentar os

computadores a energia gasta para refrigerar os chips e o tempo gasto para realizar as tarefas precisam fazer sentido dentro do orçamento que se tem para manter essa operação enfim como cálculos quânticos em computadores tradicionais levariam muito tempo essa conta aí nunca iria fechar ainda mais nos anos 80 como toda a ideia é genial Pode parecer Óbvio agora mas o Insight que o fan teve naquela época foi considerar usar elementos quânticos para criar uma ferramenta para simular eventos quânticos dessa forma criando algo que pudesse lidar com essa matemática complexa e foi assim que nasceu a ideia

de um computador qu uma ideia talvez mais antiga do que você imaginasse né e se ainda não ficou claro talvez seja importante dizer agora com todas as palavras um computador quântico não é a nova geração ou a evolução do seu computador aí na sua casa ou dos computadores tradicionais que nós temos hoje assim como um avião Não é evolução de um carro ainda que eles possam cobrir objetivos similares às vezes são tecnologias totalmente diferentes essa lógica é tão verdadeira que um computador quântico pode ser especialmente bom para resolver alguns problemas enquanto pode ser extremamente lento

para resolver alguns outros que o seu computador tradicional resolveria não piscar de olhos para que você tenha uma ideia da eficiência de computadores quânticos para problemas complexos considere por exemplo que um bit tradicional só pode ser um ou zero lembra então nós podemos dizer que se nós tivermos dois bits eles podem ser ordenar de quatro formas possíveis 0 0 1 1 z0 ou um 1 não é assim ass que se representa os números binários em computação de verdade já que nós escrevemos os nossos dígitos usando conjuntos de 8 bits mas Digamos que esses pares representem

certos valores como 0 1 2 e 3 Beleza se eu quiser fazer qualquer cálculo utilizando esse conjunto de bits eu vou precisar fazer a operação quatro vezes Digamos que eu queira descobrir o quadrado de cada um desses valores que eles representam eu teria que fazer o 0 0 Quad 0 1 qu 1 0 qu 1 1 qu e teria como resposta Z 1 4 e 9 repare que para fazer essa operação eu precisei de dois bits para representar o número um zer e um um e eu precisei fazer quatro operações para encontrar as minhas quatro

respostas desconsiderando os bits necessários ali para fazer a operação em si como é só um exemplo né a gente pode fazer de conta que seria simples assim como um qbit tá em superposição ele pode ser qualquer valor entre zero e 1 ao mesmo tempo então nesse cenário se eu tiver dois cubits Eles não precisam estar em zero e um quatro vezes diferentes pra gente fazer a mesma operação eles vão estar em qualquer variação desses dois no mesmo momento desse jeito eu não preciso de quatro pares de bits diferentes para representar quatro números eu só preciso

de dois cubits onde ambos serão zero e um ao mesmo tempo desse jeito eu posso fazer o quadrado desses cubits numa única operação e o resultado também vai tá em superposição obviamente se eu adicionar apenas mais um qbit nessa história totalizando três agora eu posso representar oito estados diferentes e fazer um cálculo que inclua oito variáveis de uma única vez enquanto na computação tradicional eu teria que enfileirar oito operações e resolver uma por vez é essa a mágica da velocidade da resolução de cálculos através de computadores quânticos com um computador quântico de apenas 300 kbits

graças a essa propriedade exponencial a a gente poderia ser capaz de representar mais estados ao mesmo tempo do que o valor de partículas que existem em todo o universo observável eu nem preciso dizer que quando a sua métrica de comparação é literalmente universo não tem como dizer que é pouca coisa né o seu computador tradicional é perfeitamente rápido para resolver cálculos tradicionais para você mesmo navegar na internet para rodar softwares por conta disso o campo onde os computadores quânticos se destacam é o ramo de cálculos imensos você já deve ter ouvido falar de supercomputadores certo

a questão é para certos problemas nem mesmo os melhores supercomputadores que nós temos hoje em dia são tão super assim os supercomputadores são computadores tradicionais de grande pote que somam o poder computacional de vários tipos geralmente com milhares de núcleos típicos de CPU e GPU também e é para eles que os engenheiros e os cientistas correm quando querem resolver problemas realmente complexos nesse ramo um problema considerado complexo digamos assim é um que tenha muitas variáveis diferentes interagindo umas com as outras de forma complexa como modelar o comportamento de átomos individualmente numa molécula melhores rotas de

transporte por exemplo de mercadorias ao redor de todo mundo a movimentação atmosférica das partículas que ajudaria na previsão do tempo A genética de qualquer vida sobre o planeta Entre várias outras coisas entre elas uma que talvez tenha dado mais fama aí aos computadores quânticos nos últimos tempos é a criptografia hoje mesmo existem alguns estados países aí ao redor do mundo e até mesmo pessoas armazenando dados confidenciais criptografados de diversas pessoas e entidades como senhas detalhes bancários informações governamentais sigilosas E por aí vai tudo isso com uma esperança nos computadores quânticos no futuro nenhum super computador

tradicional consegue quebrar a nossa criptografia atual por força bruta em um tempo viável esses dados estão sendo armazenados no movimento conhecido como sndl ou Store Now decrypt later ou seja armazena agora e decrypt depois a esperança é que em alguns anos mesmo que sejam algumas décadas existam computadores quânticos que a gente consiga controlar poderosos o suficiente para quebrar a criptografia de todos esses arquivos em poucos minutos Graças lá ao milagre dos cubits e a forma com que um computador quântico funciona dada a natureza dos computadores quânticos e os ambientes extremamente controlados que eles precisam somente

Grandes Empresas e estados devem conseguir ter esse tipo de equipamento por causa do custo pelo menos por enquanto apesar da ideia de um computador quântico acessível pro uso assim parecer algo um pouco distante a corrida para tornar os nossos sistemas computacionais Quantum resistentes já começou na verdade a IBM aí é uma das empresas de maior destaque nesse segmento e no quantum summit do ano passado foi discutido justamente ente como fazer com que a nossa tecnologia atual continue segura e criptografada na era dos computadores quânticos Existem várias campanhas aí pro chamado pqc que é o mundo

pós computação quântica para atualizar os nossos algoritmos criptográficos e felizmente já existem alguns algoritmos disponíveis também que tendem a ser lapidados aí com o tempo computadores quânticos não vão estar na sua mesa ou no seu bolso muito em breve Provavelmente você nem ia achar alguma utilidade para eles mas eles são um campo fascinante a explorado quando se fala em profissões do futuro na área Tech raramente se vê alguém falando desse Campo desse jeito e sinceramente acho que ele é bem promissor com ainda poucos especialistas eu quero agradecer ao membro do canal M Cyber Linux que

sugeriu esse assunto há algum tempo num dos vídeos exclusivos para membros que nós temos para quem ficou curioso para colocar a mão na massa fica a dica de você explorar o Kiss kit um frame work open source para trabalhar com computadores quânticos Quem sabe você pode ajudar a construir uma nova era na computação dessa forma e até ajudar a revelar alguns dos maiores mistérios da existência né muitos Campos vão se beneficiado do estudo de números complexos através de computadores quânticos como a medicina a possibilidade de entender com maior facilidade como um vírus funciona vai ajudar

a salvar muitas vidas por exemplo você já deve ter percebido também que a previsão do tempo é dada em percentual hoje em dia né tantos por Cent de chance de chuva em uma determinada área mas você já parou para pensar O que que significa quando tem 50% de chance de chuva é basicamente o meteorologista dizendo a gente não faz ideia nenhuma do que que vai acontecer tem a mesma chance de chover e de não chover quem sabe com computadores quânticos prever o comportamento da atmosfera assim seja um pouco mais simples e com sorte você saiu

desse vídeo tendo uma noção um pouco mais clara do que são computadores quânticos e para que que eles são utilizados infelizmente a mecânica quântica é um assunto realmente complexo e mesmo simplificando um pouco as coisas ainda existem ali certas descrições que podem ser um pouco difíceis de compreender então dá uma olhada nos links na descrição mas se serve de algum consolo o prprio Richard Fan que eu tinha citado antes uma vez disse se você acha que entendeu a mecânica quântica você não entendeu a mecânica quântica até a próxima gente falô