Como mudará a imagem futura dos engenheiros se for colocada em uso prático?
Uma nova geração de computadores que conduz ao
futuro
Recentemente, a palavra
“computador quântico” foi ouvida no noticiário geral.
Embora não seja algo familiar
aos engenheiros, é algo com o qual os engenheiros estão familiarizados e
consideram natural.
No entanto, à medida que
aumentam as oportunidades para que seja noticiado, pensa-se que um número cada
vez maior de pessoas, mesmo aquelas que não são engenheiros, já ouviu falar do
termo computador quântico.
Neste artigo, focaremos nos
“computadores quânticos”, que recentemente começaram a atrair a
atenção do público em geral .
O que exatamente é um computador
quântico? Além deste ponto, também prestamos atenção ao tipo de impacto
que terá sobre os engenheiros quando for colocado em uso prático.
Explicaremos os
princípios e mecanismos de uma maneira fácil de entender .
Se você estiver interessado em
computadores quânticos, dê uma olhada.
O que é um computador quântico?
Vamos começar explicando os
pontos-chave do que é um computador quântico.
Simplificando, um computador
quântico é, como o nome sugere, um computador que realiza cálculos
utilizando princípios da mecânica quântica .
Diferenças dos computadores
clássicos
Qual é a diferença entre
computadores quânticos e “computadores” convencionais?
Os computadores originais
realizam cálculos baseados na física clássica.
Esta diferença no método de
cálculo é a diferença entre computadores clássicos e computadores quânticos.
Portanto, ao comparar
computadores quânticos, eles são frequentemente chamados de “computadores
clássicos”.
Neste artigo, seguiremos o
exemplo e nos referiremos a ele como “computador clássico”.
Computadores quânticos são
compatíveis com versões anteriores
Em conclusão, pode-se dizer que
os computadores quânticos são compatíveis com os computadores clássicos.
Tudo o que pode ser feito com
computadores clássicos também pode ser feito com computadores quânticos.
Por outro lado, coisas que não
podem ser feitas com computadores clássicos (como cálculos complexos) ou que
requerem uma enorme quantidade de tempo podem ser realizadas num curto espaço
de tempo com computadores quânticos.
Há até dados que dizem que ele
tem 100 milhões de vezes mais poder computacional.
Pode-se ver que os computadores
quânticos podem realmente ser chamados de uma nova geração de
computadores , cheios de possibilidades , que podem até ser
considerados portadores do futuro da humanidade .
Princípios e mecanismos de computadores quânticos
Agora, explicarei os princípios
e mecanismos dos computadores quânticos.
Leia com atenção, pois o
conteúdo é um tanto especializado e relacionado a uma área técnica.
Levaria muito tempo para compreender completamente o princípio, por isso vou explicá-lo brevemente.
Qubits podem ser “0” e “1”
A primeira coisa que você deve
saber sobre o princípio são “bits”.
Originalmente, 1 bit só pode ser
“0” ou “1”.
No entanto, um qubit pode
ser 0 e 1 .
Em outras palavras, os bits são
completamente diferentes do que costumavam ser.
sobreposição
Este é o termo “superposição”
frequentemente visto em computadores quânticos.
Isto significa que é
possível representar dois ou mais estados “ao mesmo tempo”.
Não se sabe se este qubit é
0 ou 1 até que seja realmente observado .
Essa também é uma
característica, e uma delas sempre será “observada”.
Isso significa que é
probabilístico e tem a característica de que o resultado será diferente cada
vez que for observado.
Pode exibir vários resultados ao
mesmo tempo
Originalmente, se você tentar
representar informações com 4 bits, poderá gerar apenas um resultado entre 16
resultados possíveis.
No entanto, com qubits, todas
as 16 formas podem ser expressas de uma só vez.
Pode ser uma boa ideia
reconhecer que uma enorme quantidade de informação pode ser tratada com um
pequeno número de bits.
Se tivermos 20
qubits, podemos paralelizar 1 milhão de maneiras .
Só de olhar para os números,
você pode entender que os computadores quânticos têm um potencial tremendo.
Método de porta quântica e método de recozimento
quântico
as de otimização combinatória
Então, qual é o outro método, “método de
recozimento quântico”?
Esta é uma ideia que
pode ser considerada originária do Japão e é baseada em uma teoria proposta
pelo professor Hidetoshi Nishimori do Instituto de Tecnologia de Tóquio em
1998 .
O número de variáveis que podem ser
manipuladas é de cerca de 2.000, o que é menor que o de um computador
clássico, portanto o que pode ser feito é limitado.
Além disso, este método tem muitas desvantagens,
tais como a necessidade de manter temperaturas extremamente baixas, mas este
método já foi colocado em uso prático.
A D-Wave Systems, uma empresa canadense, conseguiu
desenvolver um computador quântico usando o método de recozimento quântico em
2011.
Eles criaram um computador quântico chamado D-Wave
e, como resultado da verificação da NASA, USRA e Google, foi anunciado que era
100 milhões de vezes mais rápido que os computadores clássicos.
Por ser limitado no que pode fazer, diz-se que
é especializado em “problemas de otimização combinatória”, nos quais os
computadores clássicos eram fracos, e pode ser usado de diversas maneiras em
aplicações práticas.
Embora não consiga fazer muito, pode-se dizer
que é um computador quântico cheio de possibilidades .
Benefícios dos computadores quânticos
Então, quais são exatamente os benefícios de
colocar computadores quânticos em uso prático ?
Diz-se que as melhorias no cálculo e no poder de
processamento dos computadores clássicos convencionais acabarão por atingir
os seus limites .
No entanto, os computadores quânticos podem
atingir capacidades de cálculo e processamento que excedem em muito esses
limites .
Será possível realizar instantaneamente cálculos
que não poderiam ser calculados com computadores clássicos, como derivar o
resultado ideal de um grande número de combinações de padrões.
Também possui a característica de baixo
consumo de energia , o que pode ser considerado uma vantagem.
Conquistas de computadores quânticos
Os computadores quânticos estão cheios de
possibilidades, mas já possuem um histórico de exceder a velocidade de cálculo
dos supercomputadores.
O Google anunciou anteriormente que um computador
quântico calculou um cálculo especial que levaria 10.000 anos para um
supercomputador em apenas 3 minutos e 20 segundos.
O supercomputador que está sendo comparado é
considerado o melhor do mundo, por isso se tornou um tema quente para a
realização de cálculos em velocidades incrivelmente altas.
Por outro lado, um supercomputador convencional não
seria capaz de fazer esse cálculo em dois dias
e meio? Ao mesmo tempo, as críticas à IBM surgiram como tema
quente, dando-nos um vislumbre da rivalidade entre as duas empresas, que
enfrentam uma competição acirrada.
Computador quântico da IBM
A IBM, que está desenvolvendo e pesquisando
ativamente computadores quânticos, anunciou um computador quântico que
implementa 53 qubits .
Foi anunciado que será disponibilizado aos clientes
e é o maior computador quântico disponível para uso geral .
Ele está instalado no data center "Quantum Computation Center" da IBM , e
outras 14 máquinas com 20 qubits estão instaladas.
Parece que eles estão trabalhando seriamente no
desenvolvimento de computadores quânticos.
Dessa forma, a IBM começou a oferecer computadores
quânticos baseados em nuvem para clientes em geral, e o desenvolvimento está
progredindo constantemente.
Pode-se esperar que gradualmente se espalhe para o
público em geral.
Situação atual dos computadores quânticos no Japão
Já mencionamos que a IBM, o Google e a canadense
D-Wave Systems estão pesquisando computadores quânticos.
Então, qual é a situação atual dos computadores
quânticos no Japão?
A base do método de recozimento quântico é a
proposta por professores do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão.
Desta forma, mesmo que a fase de investigação
esteja avançada, o Japão está a permitir que as empresas estrangeiras
mencionadas anteriormente assumam a liderança na comercialização.
No entanto, isto não significa que as empresas
japonesas não estejam envolvidas no desenvolvimento.
A NTT desenvolveu com sucesso uma rede
neural quântica (QNN) .
Diz-se que este é capaz de operar por longos
períodos de tempo mesmo em temperatura ambiente, o que o torna uma nova
tecnologia com grande potencial.
Diz-se que é 100 vezes mais rápido que
o supercomputador "Shoubu" da RIKEN .
Isso está disponível gratuitamente e pode ser
verificado no link abaixo.
Se você estiver interessado, por favor confira.
Riscos potenciais de computadores quânticos
Os computadores quânticos são um futuro promissor,
mas também apresentam grandes riscos.
É uma "questão de segurança".
O código pode ser calculado
Isto é especialmente verdadeiro para computadores
quânticos que usam o método de porta quântica, que pode realizar
cálculos enormes em alta velocidade .
Isso significa que as senhas podem ser
analisadas com muito mais rapidez .
Atualmente, a criptografia de chave pública está
particularmente difundida na segurança, permitindo sistemas seguros e o seu
funcionamento, mas isto significa que isto pode estar ameaçado.
Isso ocorre porque é possível calcular a
criptografia utilizada na segurança sem conhecer a própria chave de
criptografia .
A criptografia de chave pública não é, na verdade, uma comunicação
completamente secreta.
Em primeiro lugar, a criptografia de chave pública,
amplamente utilizada no mundo, pode realmente realizar cálculos.
No entanto, não era prático porque os cálculos levariam muito tempo usando os computadores clássicos
atualmente disponíveis .
Por esta razão, a criptografia de chave pública é
considerada computacionalmente segura , e não se pode
dizer que forneça comunicação completamente secreta .
Se os computadores quânticos permearem o mundo, este se tornará um mundo
arriscado.
No entanto, se os computadores quânticos forem
colocados em uso prático e puderem ser facilmente utilizados pelo público em
geral, os cálculos se tornarão mais fáceis.
Pode-se dizer que a situação em torno da segurança
mudará completamente.
Você estará constantemente exposto a situações
perigosas e repletas de riscos.
Portanto, juntamente com o desenvolvimento dos
computadores quânticos, a segurança também deve evoluir ao mesmo tempo.
Expectativas para criptografia quântica (distribuição de chaves
quânticas)
Conforme mencionado acima, existe a possibilidade
de exposição a ameaças à segurança, mas é claro que a investigação e o
desenvolvimento de novos métodos de encriptação também estão a progredir.
Isso é chamado de "criptografia quântica
(distribuição de chave quântica)".
Esta é uma comunicação criptografada que não pode
ser decifrada por computadores quânticos e é considerada uma comunicação
extremamente segura.
Usando propriedades da mecânica quântica, é
possível detectar a escuta de chaves por terceiros e medir a quantidade de
escutas.
A criptografia quântica será colocada em uso prático?
Enquanto isso, a Toshiba anunciou uma política
de implementação prática para 2020 .
O futuro onde a comunicação criptográfica quântica
será difundida em todo o mundo pode não estar longe.
Mesmo que os computadores quânticos não se
difundam, se a comunicação criptográfica quântica se espalhar por todo o mundo,
isso levará a uma vida de TI mais segura .
Vamos aguardar com expectativa os futuros
desenvolvimentos tecnológicos.
O futuro dos computadores quânticos
No futuro, espera-se que haja intensa competição
entre empresas e países que utilizam diversos métodos em relação aos
computadores quânticos.
No entanto, pode-se dizer que este é um campo com
um futuro muito promissor.
Se os computadores quânticos fossem “concluídos” e
comercializados, existe até uma possibilidade oculta de que a vida
e as atividades comerciais das empresas seriam completamente alteradas .
Os computadores quânticos estão cheios de
possibilidades .
O progresso futuro na pesquisa e desenvolvimento de
computadores quânticos se tornará uma grande notícia na mídia e na indústria de
TI sempre que um anúncio for feito.
Como engenheiro, você deve ficar de olho nas
tendências dos computadores quânticos e manter sua antena ligada para poder
obter sempre as informações mais recentes.
Computadores quânticos que criam o futuro
O “computador quântico” explicado e apresentado
neste artigo é uma nova geração de computadores que pode criar o futuro .
Embora não saibamos quando o método da porta
quântica será colocado em uso prático, os computadores quânticos que usam o
método de recozimento quântico já foram colocados em uso prático .
Existem exemplos de implementação e já estão sendo
utilizados em todo o mundo.
Pode-se dizer que estamos agora numa
situação em que não é mais possível dizer coisas como “a era dos computadores
quânticos ainda está muito distante ”.
Como engenheiro e alguém que trabalha no setor de
TI, é extremamente importante ficar de olho nos desenvolvimentos e tendências
futuras em computadores quânticos.
Vamos continuar aproveitando a evolução dos computadores quânticos que nos levará ao futuro.
Na A-STAR, fornecemos informações sobre empregos e informações sobre empregos para freelancers de TI e fazemos mais do que apenas apresentar empregos; nossos coordenadores trabalharão em estreita colaboração com cada indivíduo e responderão com muito cuidado.
Existem dois tipos de
computadores quânticos.
Estes são o "método da
porta quântica" e o "método de recozimento quântico".
Você não entenderá o significado
apenas olhando as letras, então vou explicá-las brevemente, uma por uma.
Métodos de porta quântica usando
qubits e superposição
Um computador quântico baseado
no “método da porta quântica” usa os “qubits” e a “superposição” que foram
explicados anteriormente.
Pode ser descrito como a
incorporação das propriedades da mecânica quântica nos circuitos lógicos dos
computadores clássicos .
Este método de porta quântica
está sendo pesquisado e desenvolvido pela IBM e pelo Google com o
objetivo de colocá-lo em uso prático .
A situação actual é que ainda é
pouco provável que seja posto em prática.
A propósito, o método da porta
quântica às vezes é expresso como "método do circuito
quântico".
Vamos manter este ponto
firmemente em mente.
Método de recozimento quântico
especializado em problem
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