#CiênciaResponde: a computação quântica pode se tornar uma ferramenta revolucionária para resolver problemas científicos?

A física quântica ainda é considerada um mistério para muitos. Essa ciência está ligada ao desenvolvimento de uma nova forma de computação: a computação quântica. Ela busca proporcionar avanços na área da ciência, o que levou Rhyan Guidastre, seguidor da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), a perguntar se a computação quântica se tornará uma ferramenta revolucionária para resolver problemas científicos.

Para responder essa pergunta, conversamos com a professora do Instituto de Física (Infis) da UFU, Liliana Sanz, especialista em Informação Quântica. Antes de investigar essa área da computação, é preciso primeiramente entender o que é  física quântica, outra dúvida enviada pelo seguidor da UFU, Thiago Filho.

O que é física quântica?

Pelo conhecimento dessa ciência estar, de certo modo, restrito à comunidade científica, é comum o termo “quântico” ser relacionado ao cotidiano de maneira incorreta. Isso não significa que a física quântica não faz parte do nosso dia a dia, apenas pode não ser da forma que imaginamos. 

Sanz explica que o termo “mecânica quântica” é o mais apropriado ao falar dessa ciência. “A mecânica quântica é uma das teorias físicas existentes atualmente para descrever a realidade física”, explica a docente. Diferente da física clássica, a mecânica quântica aborda os fenômenos físicos de maneira muito mais próxima da exatidão. 

A teoria quântica utiliza medidas de energia muito menores do que as usadas para descrever fenômenos na escala humana. “As energias que a gente está acostumado a lidar no dia a dia são muitíssimo maiores do que aquelas energias onde vale a mecânica quântica. Também tem outro limite dos tamanhos, a mecânica quântica lida com situações nas escalas que a gente chama de nanométricas”, detalha Sanz. As estruturas nanométricas são tão pequenas que não são visíveis a olho nu. 

Com isso, fica mais fácil entender como essa ciência está presente em nossa vida, mesmo quando não a percebemos. A exatidão que a física quântica proporciona faz com que ela seja de grande utilidade para inúmeras áreas das ciências exatas. “Por ser uma das teorias pilares da física, tem aplicabilidade na ciência de criação de materiais, desenvolvimento de eletrônica, computação. [Ela] está por trás do desenvolvimento do laser, que tem aplicações variadas no mundo moderno, [e de] métodos de imagem, como os raios-x e a ressonância magnética nuclear”, afirma a pesquisadora.

A quântica na revolução da computação 

A computação quântica é uma tecnologia que aproveita as leis da mecânica quântica para resolver problemas ainda mais complexos com potencial de transformar a ciência. Essa abordagem inovadora surgiu quando cientistas da física e das áreas de teoria da informação “começaram a se perguntar o que aconteceria com o processamento de informação se os sistemas trabalhassem no limite de validade da mecânica quântica”, explica a docente. 

Diferentemente da computação clássica, que usa bits - a menor unidade de informação em um computador clássico - para o processamento de informações, os computadores quânticos empregam q-bits, unidades ainda menores que permitem interações entre si. “Esses computadores quânticos são majoritariamente construídos com materiais supercondutores, outros operam com átomos frios com semicondutores”, descreve Sanz. A tecnologia quântica possibilita um processamento ainda mais rápido e eficiente ao acelerar a resolução de problemas científicos complexos.

A principal diferença entre os dois tipos de computador está na capacidade de processamento simultâneo. Enquanto o clássico opera com uma informação por vez, o quântico consegue processar diversas informações ao mesmo tempo. “Eles vão conseguir resolver problemas que são muito difíceis, que até o momento podem ser insolúveis ou que demandam alta capacidade de processamento de dados”, ressalta a pesquisadora. 

Diante desse avanço, a computação quântica tem sim o potencial de se tornar uma ferramenta revolucionária para a ciência, ao permitir aprimoramentos em diferentes áreas, como em criptografia e em inteligência artificial. No Brasil, as pesquisas nessa área estão em constante evolução. “O Brasil não está fora dessa. A gente está fazendo o nosso computador quântico”, destaca Sanz, apontando como o país acompanha essa revolução tecnológica que acontece em todo o mundo.

O #CiênciaResponde é uma seção do portal Comunica UFU em que leitores e toda a comunidade enviam suas dúvidas sobre ciência. A partir delas, a equipe de comunicação entra em contato com pesquisadores da UFU para respondê-las. Caso queira participar, basta enviar sua dúvida com a hashtag #CiênciaResponde para o e-mail comunicaciencia@dirco.ufu.br, para as redes sociais da UFU ou para o WhatsApp (34) 99948-4655.

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