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domingo, 4 de dezembro de 2016

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SUPERCOMPUTADORES COM BASE EM CÁLCULOS QUÂNTICOS: ENTENDA ISSO

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Os fabricantes já estão chegando ao limite máximo da computação clássica. Para atender às necessidades da ciência, computadores baseados nas leis quânticas estão a caminho.

No mundo todo, cientistas tentam produzir um computador que funcione conforme as leis da física quântica. Uma equipe canadense afirma até que eles já estão entre nós. Nem os mais céticos, porém, duvidam que esses aparelhos serão realidade nos próximos dez anos. Os computadores quânticos da primeira geração terão o tamanho de uma caminhonete, vão custar milhões de dólares e consumir mais energia do que as tomadas da sua casa podem suportar.
Além disso, é provável que o tablet ou o celular que você já tem continuem a ser mais eficientes nas tarefas do dia a dia. Então, por que tanto investimento? É que, para a ciência, os computadores quânticos serão revolucionários: vão fazer cálculos hoje impossíveis até para supercomputadores, numa velocidade incrível. Alguns protótipos já foram apresentados, mas nenhum ainda provou ser muito prático. É um caminho difícil, porque a física quântica é esquisita e imprevisível. Uma amostra disso: segundo as leis quânticas, os computadores vão fazer operações em universos paralelos, em várias dimensões ao mesmo tempo. Por isso serão tão rápidos.
O mundo que percebemos segue a mecânica de Newton. Se um objeto cair de uma mesa, sabemos intuitivamente onde ele vai parar. Já no mundo da mecânica quântica, leis diferentes determinam os movimentos dos átomos e das partículas subatômicas, como os elétrons e nêutrons. Essas leis são tão estranhas que Niels Bohr, um dos físicos mais importantes da área, disse: “Se alguém falar que consegue pensar em física quântica sem ficar zonzo, é porque certamente não a compreendeu”.
Um exemplo: se você correr de encontro a uma parede, vai bater e se machucar. Mas se um elétron fizer o mesmo, pode atravessar a parede. Aliás, nem precisa atravessar: provavelmente ele já está na sua sala e na do vizinho ao mesmo tempo. É nesse campo maluco da ciência que os próximos supercomputadores estão sendo desenvolvidos.
QUAL A DIFERENÇA?
Um computador clássico faz cálculos processando uma etapa de cada vez. Eles já estão bem rápidos porque os transistores, as unidades que contêm as informações em bits (bit é a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou transmitida), foram ficando menores e mais próximos. Mas as operações para as pesquisas científicas estão maiores e mais complexas. Chegamos a um ponto em que certos cálculos levariam milhares de anos para ser concluídos até pelo computador mais poderoso do mundo (veja texto ao final da reportagem). Agora, imagine se você pudesse teclar ao mesmo tempo em milhões de computadores.
Voltemos aos bits para entender a diferença. Os computadores clássicos trabalham com sistemas binários, porque os bits só podem estar ligados ou desligados. Na linguagem da computação, eles marcam 1 ou 0. Mas os qubits, os bits quânticos, são bem mais versáteis, porque têm a propriedade da superposição: eles podem estar nas posições 1 e 0 ao mesmo tempo. A vantagem está no número de combinações possíveis entre as unidades que contêm informações. Para montar um computador quântico, precisamos de átomos isolados. Retire o elétron do átomo e prenda-o em um cristal de material estável, tantas vezes quantas julgar necessário… Há cientistas que já conseguem montar “transistores” com qubits de verdade.
Em 2012, uma equipe da Universidade de Nova Gales do Sul (Austrália) pôs dois qubits lado a lado e fez o primeiro cálculo com tecnologia quântica da história. Segundo Andrew Dzurak, um dos pesquisadores, eles montaram os circuitos usando silício, que pode ser explorado em escala industrial. “O problema é que os qubits precisam de temperaturas muito baixas, que só conseguimos atingir com máquinas que têm o tamanho de quatro geladeiras juntas. Então, não dá para imaginar que teremos um computador quântico no bolso tão cedo”, diz Dzurak.
As dificuldades não param aí. Além de isolar elétrons e deixar a máquina numa temperatura mais baixa do que a de Plutão (-273° centígrados), é preciso manter os qubits em sincronia. “Hoje, alguns laboratórios conseguem manter a sincronia com um número pequeno de qubits e apenas durante poucas operações”, explica Andrew Millis, da Universidade Columbia, em Nova­ York.
Teremos de aguardar o avanço da computação quântica para apreciarmos esta maravilha computacional.

(Da Revista Planeta)
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