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Transferencia de fotons na computação quantica

Você já imaginou que um computador pode ser construído a partir do cafezinho que você toma diariamente?


É isso mesmo, as moléculas da cafeína são compostos fundamentais dos computadores quânticos, um novo tipo de computador que pretende revolucionar todo que você já viu sobre informática.

Em virtude de suas propriedades físico-químicas, as moléculas da cafeína seriam usadas na fabricação de biochips, microcircuitos que usam moléculas como unidades de informações.

O grande segredo do avanço computacional é a miniaturização dos componentes eletrônicos, como os diodos, os transistores, os resistores e os capacitores, presentes nos microprocessadores e microcircuitos. Porém, essa redução nas dimensões dos componentes está chegando ao limite.

Se tais componentes tornarem-se muito pequenos, fenômenos quânticos passarão a interferir em seu funcionamento.
O chamado teletransporte quântico, que é a possibilidade de transferência de informações entre dois elétrons – através de um quanta de energia (fóton) – sem que haja interação entre esses elétrons, está sendo utilizado para o processo de fabricação de um supercomputador.

Nos modelos convencionais, os computadores trabalham com sistemas binários, chamados bits, que assumem valores definidos 0 ou 1, enquanto nos computadores quânticos são utilizados os quantum bits (qubits). Esses qubits podem estar em sobreposições quânticas de 0 e 1, assim como um fóton pode estar em sobreposição de polarização horizontal ou vertical. De fato, ao enviar um fóton individual, um teletransportador quântico básico transmite um único qubit de informação quântica.

O computador quântico consegue trabalhar com uma sobreposição de várias informações diferentes ao mesmo tempo. Ele poderia executar um algoritmo simultaneamente em um milhão de dados, usando uma quantidade em qubits igual à quantidade de bits que um computador convencional usaria para executar o mesmo algoritmo em um dado individual.
Simplificando; esse estado quântico aumenta muito a capacidade de manipulação das informações, permitindo que o computador quântico realize em frações de tempo o trabalho requerido pelos computadores convencionais.
Por exemplo: Estima-se que um computador comum levaria vários milhões de anos para decompor em fatores primos um número com mil algarismos. No entanto, o computador quântico levaria, para realizar a mesma tarefa, cerca de vinte minutos.

Até agora, apenas os elementos mais rudimentares dos computadores quânticos foram construídos: portas lógicas capazes de armazenar um ou dois qubits. A concretização de um computador quântico, mesmo de pequena escala, ainda está bem distante. Um problema chave é transferir dados quânticos com segurança entre diferentes portas lógicas ou processadores, seja em um único computador ou em redes.

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