Químicos são os primeiros a apreciar os benefícios dos computadores quânticos

Computador quântico de D-Wave

Grandes empresas como Microsoft, Google e IBM estão trabalhando na criação de sistemas de computação quântica. Especialistas deste último conseguiram desenvolver um computador quântico de 5 qubit. Agora, a IBM fornece acesso a ele como um serviço chamado IBM Quantum Experience . É verdade que nem todos os desenvolvedores podem trabalhar com este computador, mas os programas já foram publicados e apresentados em domínio público. Acredita-se que os sistemas de computação quântica tornem inúteis a maioria dos algoritmos de criptografia tradicionais (RSA, DSA, ECDSA), uma vez que os computadores quânticos que usam o algoritmo Shore podem captar até a cifra mais complexa em uma fração de segundo.

Os desenvolvedores de computadores quânticos prometem uma inovação real, devido ao crescimento do desempenho do computador, em muitos campos científicos. Física nuclear, matemática, medicina, criptografia e química são apenas uma pequena lista de indústrias onde esses sistemas podem ser úteis. Quanto à química, é provável que os primeiros computadores quânticos comecem a trabalhar nessa área.

Eles ajudarão os cientistas a desenvolver novos compostos químicos, a entender quais recursos um supercondutor de alta temperatura deve ter e a criar novos medicamentos eficazes. Mesmo um pequeno sistema quântico pode ajudar os químicos a estudar vários compostos químicos e as reações entre eles. Os químicos modernos agora usam computadores poderosos para simular várias reações químicas complexas. E os sistemas de computação quântica fornecerão aos cientistas ferramentas muito mais eficazes para trabalhar neste campo.

Scott Crowder, porta-voz da IBM, está confiante de que os químicos estarão entre os primeiros, se não o primeiro, a apreciar os benefícios dos computadores quânticos em relação aos sistemas convencionais. E pequenos computadores quânticos também são úteis aqui: "Acreditamos que pequenos sistemas serão usados ​​na química", diz Crowder.

Como mencionado acima, os cientistas há muito tempo usam a emulação de reações químicas e compostos individuais para desenvolver novos materiais, drogas e criar compostos químicos sem precedentes. O modelo de computador usado pelos cientistas pode reduzir o custo do experimento e o tempo necessário para a pesquisa. Por exemplo, em um campo como a criação de antibióticos, os especialistas precisam de anos para desenvolver e trazer medicamentos eficazes para o mercado.

Infelizmente, as capacidades dos sistemas modernos e até muito produtivos são limitadas. O fato é que os computadores tradicionais não podem simular algumas condições da mecânica quântica quando, por exemplo, um elétron está presente simultaneamente em dois locais. Computadores comuns são projetados para tecnologias binárias, onde abrir ou fechar um portão semicondutor significa um ou zero. Quanto aos sistemas quânticos, eles usam conceitos de mecânica quântica como superposição e emaranhamento.

Alan Aspuru- Guzik, professor de química em Harvard, acredita que somente com a ajuda de tais sistemas é possível obter uma verdadeira inovação no campo da criação de moléculas luminescentes para monitores ou baterias recarregáveis ​​de um novo tipo. Agora, o cientista e os membros de sua equipe estão procurando as moléculas e substâncias necessárias, mas precisam trabalhar "manualmente", usando o método de tentativa e erro, selecionando os compostos e materiais necessários. Um computador quântico pode aumentar significativamente a eficiência desse trabalho.



O surgimento de tais sistemas em nossas vidas é uma questão de futuro próximo. Como mencionado acima, a IBM desenvolveu um computador quântico de 5 qubit. O Google comprou esse sistema da D-Wave, continuando o desenvolvimento por conta própria. Por vários anos, especialistas em empresas estudaram o método de recozimento quântico e a possibilidade de sua aplicação.

A Microsoft também obteve algum sucesso nessa área, que é uma defensora de computadores quânticos relativamente simples. Além disso, os especialistas da empresa estão desenvolvendo um sistema híbrido, com métodos tradicionais de cálculo e "enchimento" quântico, que permitem simular a passagem de reações químicas. A Microsoft diz que os especialistas da empresa gostariam de procurar supercondutores de alta temperatura.

Se os cientistas realmente conseguirem criar um computador quântico que funcione, certamente haverá grande demanda. Afinal, apenas um sistema desse tipo pode literalmente mudar o mundo. Assim, os computadores quânticos podem resolver de maneira muito eficaz o chamado “problema do vendedor ambulante” , que consiste em encontrar a rota mais lucrativa que atravessa essas cidades pelo menos uma vez com o subsequente retorno à cidade original. Uma nova classe de sistemas de computação otimizará os processos de negócios, identificará os fatores que afetam o clima em uma região específica ou executará muitas outras tarefas, incluindo áreas como aprendizado de máquina.

De acordo com Chris Monroe , professor da Universidade de Maryland e co-fundador da "startup quântica" do IOnQ, a computação quântica está agora no mesmo estágio de desenvolvimento dos primeiros transistores da época. E esta área está se desenvolvendo gradualmente. Por exemplo, a D-Wave Systems começou a vender seu computador D-Wave 2000Q de 2000 qubit em janeiro deste ano. O primeiro modelo foi vendido por US $ 15 milhões. Talvez em um futuro próximo, cientistas de todo o mundo sejam capazes de apreciar plenamente as vantagens dos sistemas quânticos.

Enquanto isso, IBM, Microsoft, Google e outras empresas continuam investindo em computadores quânticos, na esperança de obter o resultado.