O que é e como funciona um computador quântico?

Rodrigo Ratier

Dinho, o computador quântico que os cientistas têm em mente é uma máquina microscópica, composta apenas de partículas atômicas tratadas em laboratório, capazes de resolver em minutos cálculos que o mais turbinado dos supercomputadores levaria eras para terminar. Impressionante, né? Só que, por enquanto, esse aparelho fantástico existe apenas na cabeça dos físicos. O que há de concreto são protótipos enormes em laboratório, mas que já servem para provar o princípio de funcionamento da invenção: no computador quântico, o processador, o "cérebro" da máquina, não é formado por chips, como acontece nos modelos comuns, mas por átomos que interagem entre si para interpretar as informações e realizar cálculos. Isso faz toda a diferença: no computador tradicional, todos os dados de imagens, sons e programação são convertidos e interpretados na forma de gigantescas sequências de 0 e 1, os chamados bits, a unidade básica de informação digital.
Quem faz essa leitura numérica são os transistores, pequeninos dispositivos eletrônicos que compõem os chips do processador e das memórias. O problema é que cada transistor só interpreta um bit por vez. Então, mesmo com um número absurdo de transistores - um processador Pentium 4, por exemplo, tem 40 milhões deles - o poder de cálculo dos modelos clássicos tem limites. Mas, se trocarmos os chips por átomos, a coisa muda. "O princípio da superposição da física quântica diz que uma partícula pode estar em 0 e 1 ao mesmo tempo. Essa característica permite que os cálculos sejam feitos simultaneamente, com vários bits interpretados ao mesmo tempo. Isso pode aumentar muito a rapidez das contas", diz o físico Luiz Davidovich, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).
Os cientistas já sabem, por exemplo, que um computador quântico é uma Ferrari para quebrar códigos criptográficos - aqueles conjuntos de intermináveis números que protegem as transações bancárias e as compras pela internet. "Em tese, um processador com mil átomos pode fazer cálculos que um número imenso de supercomputadores convencionais demoraria milhares de anos para concluir", afirma Luiz. Até agora, o máximo que os pesquisadores conseguiram foi montar processadores com menos de dez átomos. Um modelo comercial deve levar décadas para chegar às lojas.

Invenção sem rosto

Por enquanto, ninguém sabe que cara essa tecnologia visionária terá.

MICROINTELIGÊNCIA

Em tese, um processador quântico cabe em uma caixa cujos lados têm 1 angström — ou 0,00000001 centímetro! O segredo é utilizar átomos em vez de chips para ler informações transmitidas, por exemplo, na forma de feixes de luz que alteram a polarização dos átomos. Cada partícula guarda várias informações ao mesmo tempo, turbinando os cálculos.

PROTEÇÃO GELADA

Como a interação entre os átomos é frágil, toda interferência deve ser barrada. Para diminuir o movimento das partículas de luz ou campos magnéticos que causam ruídos, usam-se refrigeradores que chegam a -272 ºC e ocupam uma sala inteira. O protótipo vira um enorme trambolho.

JEITÃO DESCONHECIDO

Não dá para dizer se o computador quântico vai ter tela, teclado e mouse como os modelos de hoje. Como os cientistas estão mais preocupados em desenvolver o processador, os resultados dos cálculos atômicos são lidos em aparelhos técnicos, como medidores de tensão e de corrente.

MATEMÁTICA LIGEIRA

Os computadores quânticos devem turbinar as pesquisas de dados. Em uma lista desordenada com 144 nomes, um modelo tradicional faz em média 72 operações até achar o correto, ou seja, o total de  nomes divido por dois. Um aparelho quântico só precisa de 12 buscas, ou a raiz quadrada do total.

 Revista Mundo Estranho Edição 23/ 2004