IMAGINAR NEWSLETTER: Computador Quântico

Depois de um período de recesso… estou de volta com os posts sobre Inovação, Tecnologia e Neurociência.

Hoje, quero falar de computador quântico.

Computador Quântico? Já ouviu falar?

Pois é, esta é uma promessa tecnológica revolucionária para os próximos anos. Assim como o Metaverso o computador quântico pode mudar tudo o que aprendemos no século passado sobre as aplicações de uma máquina.

 

A Harvard Business Review de janeiro/Fevereiro deste ano, publicou um artigo sobre o computador quântico trazendo mais informação sobre as infinitas aplicações desta máquina.

Será uma máquina????

Um resumo deste artigo pode ajudar os interessados a entender o que é e como poderá funcionar este computador.

Os computadores quânticos resolvem muitos problemas de forma exponencialmente mais rápida e com menor consumo de energia do que os computadores clássicos ou binários. Imagine um labirinto bidimensional. Um computador clássico precisa percorrer um caminho após o outro até encontrar a saída do labirinto. Se o labirinto compreende 256 caminhos possíveis, o computador clássico precisa percorrer o labirinto cerca de 128 vezes consecutivas (em média, metade dos caminhos de um labirinto deve ser tentado para encontrar o caminho certo).

Um computador quântico, no entanto, é capaz de trabalhar com todos os 256 caminhos de uma só vez. Em outras palavras, um computador clássico de 8 bits pode representar apenas um único número de 0 a 255, mas um computador quântico de 8 qubits pode representar todos os números de 0 a 255 simultaneamente.

Como isso é possível?

A resposta é baseada nas leis fundamentais da mecânica quântica: enquanto uma unidade binária de computação clássica, ou bit, pode conter um valor de 0 ou 1, um qubit (abreviação de bit quântico) pode representar 0 ou 1 – ou pode conter os dois valores ao mesmo tempo.

 

Os princípios da mecânica quântica – a ciência de como a matéria e a luz se comportam no nível atômico e subatômico – estão no centro das inovações como a ressonância magnética, lasers, relógios atômicos e microscópios em nanoescala. Porém, utilizar esses princípios para construir computadores requer uma habilidade inteiramente nova: controlar com precisão o comportamento de sistemas quânticos, preservando sua natureza quântica que é “diferente”.

Esta é uma tarefa desafiadora, pois os sistemas quânticos – como fótons e elétrons – são muito delicados e instáveis. Os qubits, por exemplo, não duram muito tempo. Vibração, temperatura e outros fatores ambientais podem fazer com que eles percam suas propriedades da mecânica quântica, resultando em erros.

Hoje, a taxa na qual ocorrem erros em qubits limita a duração dos algoritmos que podem ser executados. Os cientistas estão trabalhando para construir ambientes nos quais muitos qubits físicos possam juntos para criar qubits lógicos protegidos contra erros.

Simulações quânticas poderão combater melhor o aquecimento global resolvendo problemas relativos à ciência dos materiais, como por exemplo, encontrar compostos para baterias mais eficientes, células solares melhores e novos tipos de linhas de energia que transmitam energia de forma mais eficiente.

Alguns exemplos de aplicação da máquina quântica:

Agronegócio: No início dos anos 1900, Fritz Haber e Carl Bosch desenvolveram um processo industrial para fixação de nitrogênio que sintetiza amônia diretamente do nitrogênio e do oxigênio – um processo ainda usado hoje para produzir fertilizantes para as plantações que alimentam bilhões de pessoas em todo o mundo. Por incrível que tenha sido a descoberta há mais de um século, ela tem um alto custo: o processo Haber-Bosch é agora responsável por 1% a 2% do consumo global de energia e 1,4% das emissões de CO2. Nesta área os investimentos estão crescendo implicando que existe uma alternativa promissora em um futuro próximo.

Indústria farmacêutica:  Em 2018, três químicos de Harvard publicaram um artigo descrevendo o potencial da computação quântica na descoberta de medicamentos. Eles detalharam como a tecnologia poderia produzir um progresso substancial, permitindo uma caracterização mais rápida e precisa de sistemas moleculares. No mesmo ano, os pesquisadores fundaram a Zapata, uma start-up de computação quântica que desde então levantou mais de US$ 65 milhões em capital de risco.

A QuPharm é um consórcio de 17 empresas farmacêuticas, incluindo AbbVie, Bayer, GSK, Takeda e Pfizer, que estão reunindo conhecimentos para acelerar o progresso em hardware e software quânticos. Em 2019, a biotech  Biogen e a canadense 1QBit colaboraram para desenvolver uma ferramenta de comparação molecular habilitada para quantum, uma parte importante dos experimentos de triagem virtual implantados durante os estágios iniciais da descoberta de medicamentos.

Inteligência artificial:  Houve uma explosão na adoção de redes neurais – um meio de treinar um computador para realizar uma tarefa inspirada na maneira como o cérebro humano funciona. A Netflix, por exemplo, modela as preferências dos seus assinantes em uma grande matriz cruzando assinantes e preferências para recomendar novas visualizações. Um algoritmo quântico pode fazer essas recomendações com mais rapidez e precisão do que os computadores clássicos, principalmente quando o número de dimensões na matriz é muito grande.

Pesquisadores das principais empresas quânticas, publicaram recentemente um artigo detalhando como os computadores quânticos podem trabalhar com computadores tradicionais para criar imagens e vídeos originais. O sistema produziu imagens de alta resolução de manuscritos usando uma técnica de aprendizado de máquina chamada generative adversarial networks (GANs). Imagine um futuro filme da Pixar em que elementos de um mundo fictício são criados e organizados não por designers gráficos, mas por computadores quânticos.

São inúmeras as possibilidades deste FUTURO quântico….

O que os LÍDERES atuais precisam ficar ATENTOS???

Mesmo que um computador quântico comercialmente viável ainda não esteja disponível, não é cedo demais para se preparar. Os líderes devem se concentrar em duas atividades principais: VIGILÂNCIA e VISÃO

 

Vigilância significa ficar de olho na rapidez com que o progresso está sendo feito em direção aos principais marcos tecnológicos como: a demonstração do primeiro qubit lógico ou reduções nas taxas de erro.

Visão ou a elaboração cenários de como a computação quântica afetará sua empresa anda de mãos dadas com a vigilância. No curto prazo, você deve ter uma equipe de pessoas que entenda as implicações da computação quântica e possa identificar as futuras necessidades, oportunidades e vulnerabilidades potenciais da empresa.

Questionar e antecipar são competências de líderes INOVADORES

• Onde estamos atualmente limitados pelos limites da capacidade de computação?
• Quais são as principais aplicações para aprendizado de máquina e outros tipos de IA, e quanto a computação quântica ajudará nessas áreas?
• Finalmente, quais simulações de processos biológicos ou químicos deveremos entrar/acompanhar para aproveitar oportunidades iniciais?
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  A IMAGINAR SOLUTIONS é uma empresa que trabalha com processos de INOVAÇÃO acompanhando os avanço tecnológicos para ajudar as empresas a se reposicionarem. A anteciparem e criarem o FUTURO. Além de trazer a neurociência para ajudar a formatar times mais inovadores. Entrem em contato: Solange@imaginarsolutions.com.br