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Supercomputador quântico entra em fase de engenharia
Já é consenso que será possível construir um processador com a poderosa lógica da física quântica; resta saber como
Máquina terá de controlar partículas subatômicas uma a uma; cientistas ainda discutem qual estratégia para isso é mais promissora
IGOR ZOLNERKEVIC
ENVIADO ESPECIAL A FOZ DO IGUAÇU
Depois de completar mais de
três décadas, a idéia que promete revolucionar a história da
computação ainda não conseguiu vingar. Os cientistas, entretanto, acreditam que ela já
tenha ultrapassado aquilo que
seria sua prova de princípio.
Quando ganharem vida, os chamados computadores quânticos vão deixar o melhor dos
PCs parecendo um ábaco, mas
o caminho a trilhar é longo.
O grande diferencial dessas
máquinas é que elas funcionariam com uma lógica diferente
do sistema binário dos processadores comuns (veja quadro à
dir.). Em um encontro de físicos no início da semana em Foz
do Iguaçu (PR), parecia ser
consenso que diversos experimentos já mostraram que a
idéia é viável, apesar de difícil.
Para construir essas máquinas,
afinal, será preciso controlar
átomos ou partículas com precisão, um por um.
Um computador quântico,
na realidade, já foi construído
por pesquisadores da Universidade de Stanford (EUA) e da
empresa IBM, em 2001, usando
sete átomos para armazenar e
processar informação. O melhor que a máquina fez, porém,
não foi suficiente para surpreender um aluno de primeira
série: determinou que o número 15 é divisível por 3 e 5.
Mas o que importou nesse
caso, não foi o resultado, e sim o
modo como ele foi obtido.
Um computador normal armazena e processa informação
na forma de longas seqüências
dos números zero e um -representados em pedaços da
máquina chamados de bits. Já o
computador quântico usa partículas subatômicas que podem
representar zero, um, ou ambos, simultaneamente. Essas
unidades fundamentais de informação quântica foram apelidadas de "qubits".
Pode parecer só um detalhe
técnico, mas a ambigüidade dos
"qubits" os torna capazes de
processar informação a uma taxa exponencialmente maior do
que os bits conseguem.
Os físicos e os engenheiros,
porém, terão de suar muito a
camisa para construir computadores com os 10 mil "qubits"
necessários para cumprir suas
promessas de revolucionar a
informática com novos mecanismos de busca de dados e de
resolver problemas matemáticos extremamente complexos.
O recorde de "qubits" obtidos
até agora foi de apenas oito.
Armadilhas de luz
"O problema hoje é juntar
muitos "qubits" e realizar várias
operações com eles sem cometer erros", explicou à Folha o
brasileiro Alessandro Villar,
que trabalhou na Universidade
de Innsbruck (Áustria) estudando operações feitas com
qubits representados por elétrons em átomos aprisionados
e controlados por raios laser.
Essas armadilhas ópticas detêm o recorde de número de
"qubits", além mostrar mais
durabilidade. Para se manter
em seu estado dúbio de zero e
um, os "qubits" precisam estar
isolados do ambiente. Qualquer perturbação mínima faz o
"qubit" virar um bit comum. As
armadilhas ópticas podem
manter os átomos isolados por
mais de dez minutos.
"O maior problema delas é
aumentar o número de qubits",
explica Villar. Apesar do começo encorajador, os físicos estão
agora sofrendo para conseguir
enfileirar mais "qubits" em armadilhas de átomos. Quanto
mais unidades, fica mais difícil
de controlar o sistema. Os átomos interferem uns com outros, destruindo os "qubits".
Elétrons encaixotados
Uma abordagem que vem
sendo perseguida por outros
cientistas não usa armadilhas a
laser, e sim um material sólido.
Só que essa técnica enfrenta o
problema oposto: aumentar o
número de "qubits" é fácil, mas
eles duram apenas milionésimos de segundos.
Um dos pioneiros dessa técnica é Seigo Tarucha, da Universidade de Tóquio. Seu grupo
foi o primeiro a isolar um único
elétron dentro de uma espécie
de caixa microscópica chamada
"ponto quântico". Esse elétron
serve como "qubit".
A idéia do computador de
pontos quânticos foi proposta
em 1998 por David DiVincenzo,
da IBM, e Daniel Loss, da Universidade de Basiléia (Suíça).
"Um chip comum funciona por
operações feitas com campos
elétricos num material semicondutor", diz Loss. "Exploramos esse mesmo tipo de física
para fazer nossos "qubits"."
Até agora, porém, Tarucha
conseguiu montar apenas dois
"qubits" com pontos quânticos.
"Bem, um "qubit" é o primeiro
passo. Dois é o segundo passo",
diz o japonês. "Quando se pensa o quanto demoramos para ir
de um "qubit" até dois, acho que
em dois anos poderemos fazer
quatro "qubits", em mais dois
anos, oito, e assim por diante."
Um mero par de "qubits", porém, já é suficiente para construir uma versão quântica do
transistor -a unidade elementar dos chips de computador.
"Há bilhões de transistores
num único chip. Em nosso caso, um transistor são dois qubits", explica Loss.
"Todos os passos para construir um transistor quântico foram demonstrados em laboratórios diferentes, mas ainda
não foi feito tudo junto, em um
único laboratório, num único
dispositivo", diz. "Isso pode ser
feito em um ou dois anos. Se fizermos um transistor, não vejo
nada que nos impeça de fazer
um bilhão deles."
A duração curta dos "qubits"
nos pontos quânticos não é
problema, segundo Loss. Embora eles durem só milionésimos de segundo, o tempo de
uma operação no computador
quântico é ainda menor: trilionésimos de segundo.
A computação quântica já
rompeu mesmo a barreira teórica, mas o desafio da prática
pelo visto não é desprezível.
"O problema é que tudo o que
era fácil de fazer já foi demonstrado", diz Villar. Resta saber
quão difícil será o resto.
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