Por: Cleverson de Lima Puche

Saiba como é formado e como funciona o D-Wave One, o primeiro computador quântico disponibilizado no mercado.

Ilustração de um processador quântico.

Com a promessa de "infinitas possibilidades", a computação quântica parecia ser um sonho distante até pouco tempo atrás, mas hoje está cada vez mais presente em nossa realidade. Vamos explorar nesta reportagem a maior prova disso: o D-Wave One, primeiro computador funcional baseado nos fenômenos quânticos, lançado no primeiro semestre de 2011.

O D-Wave One representa muito mais que um simples avanço tecnológico: ele representa uma quebra de paradigma, a reestruturação quase que total da computação como a conhecemos hoje. É claro que, por ser o pioneiro de "sua geração" o D-Wave One ainda é muito limitado e só é capaz de executar um número relativamente baixo de tarefas. Quanto ao valor, o equipamento custa, atualmente, uma bagatela de aproximadamente U$$ 10.000.000,00 (dez milhões de dólares).

O D-Wave One é um computador de alto desempenho projetado para problemas industriais encontrados em várias empresas. Conta com um processador de 128 qubits, que é um chip supercondutor colocado dentro de um sistema criogênico, blindado em um espaço de 10m².

Processador quântico do D-Wave One
visto em detalhe.

Vamos dar um exemplo da usabilidade de um computador quântico. Imagine que você tem dez números de telefone diferentes disponíveis em mãos e que um deles é de sua namorada, ou namorado, mas você não sabe qual. O que você faria para descobrir qual é o correto? Sem dúvida há várias maneiras. Uma delas é conhecida como tentativa e erro, ou seja, você discaria número por número para descobrir qual é o correto. Dessa forma, no pior caso, você tentaria nove ou dez vezes até chegar na resposta correta.

Cansativo, não? Pois bem, um computador quântico é capaz de utilizar o princípio da superposição dos valores nos qubits, ativando assim um dispositivo que produz o efeito de simular um agente observador, que faz com que todas as possibilidades se manifestem simultaneamente, como se estivessem todas acontecendo dentro do mesmo espaço e tempo. Depois, basta escolher o número que trouxe o resultado esperado, ou seja, a confirmação do seu namorado ou namorada do outro lado da linha.

A parte mais importante de um processador quântico são os qubits, que precisam se comportar como supercondutores para que o fenômeno da superposição aconteça. Até agora, a única forma viável que os engenheiros e cientistas encontraram para alcançar tal feito foi construir os qubits utilizando um metal raro chamado nióbio e baixando a temperatura do aparato até -272.98 graus Célsius, próximo ao zero absoluto.

Ilustração do D-Wave One: o primeiro computador quântico do mercado.

Próximos dos qubits estão os circuitos dos chamados “couplers” (ou “combinadores”). Seu objetivo é interconectar os qubits e forçar a combinação daqueles que estão com dois valores iguais (0-0, 1-1) ou valores opostos (1-0, 0-1), dependendo do propósito para o qual o processador está programado.

Um dos primeiros compradores do computador quântico da D-Wave foi a gigante Lockheed Martin, uma das principais representantes da indústria bélica dos Estados Unidos. Lá, a máquina auxilia no cálculo de operações que iriam requerer um grande número de tentativas e permutações, agilizando muito os resultados.

Uma equipe da Universidade de Harvard conseguiu utilizar o D-Wave One para prever as configurações de mais baixa energia de uma proteína dobrada.

Desvendar o processo de dobramento de proteínas é um dos maiores anseios de todos os pesquisadores das chamadas biociências, médicos incluídos, porque isso pode significar a descoberta de formas totalmente novas de lidar com a fisiologia humana.

O problema é que as proteínas são muito complexas, e são inúmeras as formas possíveis que elas podem assumir em seu dobramento. Sendo assim, o computador quântico não resolveu "toda" a questão do dobramento das proteínas, tendo ele trabalhado com alguns poucos aminoácidos.

Mas o objetivo do teste era mostrar que um computador quântico pode lidar com esse tipo de problema. Algumas teorias apontam que os computadores quânticos são muito melhor adaptados para a tarefa do que os computadores eletrônicos clássicos, embora houvesse discordâncias quanto a isso.

No lado positivo, o processador quântico da D-Wave identificou as configurações de aminoácidos e suas interações correspondentes àquilo que seria o meio mais "econômico" do dobramento das proteínas. No lado negativo, ele acertou 13 vezes em 10.000 medições.

Vídeo demonstrando o dobramento protéico

Isso é ruim mesmo considerando que um processador quântico precisa estar sempre lidando com as incertezas - o algoritmo de Shor, por exemplo, rodando em um "processador quântico perfeito", dará a resposta correta em 50% das vezes.

No balanço geral, 13 acertos com um computador quântico de primeira geração parece bom, embora mostre o longo caminho a ser percorrido antes que possamos contar com essas máquinas futuristas para resolver problemas reais de forma completa.

Contudo, não devemos desanimar. O simples fato de um computador quântico, ainda que limitado, já ter sido produzido e já estar sendo utilizado para algumas tarefas práticas, representa um grande avanço e, se tudo continuar assim, dentro de pouquíssimo tempo poderemos ter computadores incrivelmente potentes em nossos lares.

Referências:

Tecmundo
EFísica
Inovação Tecnológica
Wikipédia