COMPUTAÇÃO QUÂNTICA, O QUE ESPERAR?

A história de nossos progressos sempre foi resultado de muito investimento, e esse é o caso claro da computação quântica, pois se você coloca tantos recursos em algo, a probabilidade de funcionar é alta. É justamente isso que empresas como Google, IBM, Amazon ou Honeywell, vem fazendo nos últimos anos, e por isso já possuem planos para disponibilizar esses computadores quânticos para uso geral até 2030.

A computação quântica liberará os computadores da sua simples capacidade binária, fundada no padrão 0 ou 1, sim ou não, ligado ou desligado etc. Verdadeiramente, por mais espantoso que seja tudo que um computador pode fazer hoje em dia, ele o faz processando informações binariamente, ou seja, o computador somente consegue lidar com dois estágios ou estados, ou pontos.

É evidente que toda tecnologia não emerge do vácuo. É, isso sim, a reificação de um conjunto particular de crenças e desejos: as disposições congruentes, mesmo que inconscientes, de seus criadores. A qualquer momento ela é montada a partir de uma caixa de ferramentas de ideias e fantasias desenvolvidas ao longo de gerações, através da evolução e da cultura, da pedagogia e da discussão, infinitamente emaranhada e envolvente, resultado de abnegação, de uma elevada dose de ceticismo e ignorância que povoa o ambiente externo.

E novas tecnologias nascem nesse ambiente de estímulos sim, mas de uma boa dose de ceticismo, pois ninguém que recebe um conjunto de novos feitos fica paciente diante dessas descobertas. Pense no ceticismo das primeiras imagens do homem no espaço, ou no pisar do primeiro homem na lua? O ceticismo é sempre combustível para os destemidos e zona de conforto para os ignorantes e maldosos.

Não são poucos os exemplos ao logo da história, alguns destes céticos com a caneta na mão, já sentenciaram muitos cientistas a morte, com medo do enfrentamento de suas crenças, afinal a ciência é sempre um vento frio na mente do atraso.

James Bride, em seu “a Nova Idade das Trevas” lembra que “em 2009, uma consultora de estratégias taiwanesa-americana chamada Joz Wang comprou uma câmera Nikon Coolpix S630 para o Dia das Mães, mas, quando tentou tirar uma foto de família, a câmera repetidamente se recusou a captar a imagem. “Alguém piscou?”, dizia a mensagem de erro. A câmera, pré-programada com um software que aguarda até todos estarem de olhos abertos, na direção certa, não conseguia dar conta da fisionomia diferenciada de não caucasianos, típico erro de programação. No mesmo ano, o funcionário negro de uma vendedora de motor homes no Texas postou um vídeo no YouTube, que teve milhares de views, em que sua nova webcam Hewlett-Packard Pavilion não conseguia reconhecer seu rosto, enquanto fazia zoom no colega branco. “Que fique registrado”, ele declarava, “e eu vou dizer: o computador da Hewlett-Packard é racista.” Mais uma vez, as tendenciosidades codificadas, em particular as raciais, das tecnologias visuais não são novidade. To Photograph the Details of a Dark Horse in Low Light [Como fotografar detalhes de um cavalo negro com pouca luz], título de uma exposição de 2013 dos artistas Adam Broomberg e Oliver Chanarin, refere-se a uma frase código que a Kodak usava ao desenvolver uma nova película nos anos 1980. Desde os anos 1950, a Kodak distribuía cartões de teste com uma mulher branca e a expressão “Normal” para calibragem dos filmes.” Com a computação quântica não é diferente, não faltaram delírios de incompreensão dessa nova tecnologia.

Vivemos na era da tecnologia, mas ainda não vimos tudo: a computação quântica, que ainda dá seus primeiros, mas exitosos passo, caminhamos para revolucionar com as suas aplicações, setores como a saúde, mobilidade e a cibersegurança.

Para efeitos comparativos, em um mundo binário de zeros e uns, os computadores quânticos seriam como os Albert Einstein da informática, ou seja cérebros eletrônicos extraordinários capazes de realizar em alguns segundos tarefas quase impossíveis para um computador clássico.

Tudo leva a crer que a IBM será a primeira em comercializar um destes prodígios da tecnologia, o Q System One, um cubo de vidro com quase 3 x 3 metros e 20 qubits que foi apresentado em 2019 e estará disponível para o setor empresarial e a pesquisa.

Mas de forma simples, podemos dizer que este ramo da informática está baseado nos princípios da superposição da matéria e no entrelaçamento quântico para desenvolver uma computação diferente à tradicional. Logo ele seria capaz de armazenar muitíssimos mais estados por unidade de informação e operar com algoritmos muito mais eficientes a nível numérico, como o de Shor ou o temple quântico.

Didaticamente, esta nova geração de supercomputadores aproveita o conhecimento da mecânica quântica (a parte da física que estuda as partículas atômicas e subatômicas), para superar as limitações da informática clássica. Apesar da computação quântica apresentar na prática problemas evidentes de escalabilidade e coerência, ela permite realizar inúmeras operações simultâneas e eliminar o efeito túnel (tunelamento) que afeta a programação atual na escala nanométrica. Uma recente reportagem do Jornal “O Estado”, lembra que, o computador quântico pode finalmente deixar de ser um experimento complexo para se tornar a mais poderosa ferramenta computacional nas mãos da humanidade. E logo ao fim da década, teremos computadores quânticos no mesmo estágio em que as máquinas clássicas estavam há 20 anos, pode parecer pouco mais será um dos maiores avanços já feitos pela humanidade, na opinião de muitos cientistas.

Na Europa algumas empresas já consideram poder incorporar tecnologias de simulação quântica e otimização em seus reais processos produtivos, em dois ou três anos, após os avanços que ocorreram nesse campo e que já são aplicados com sucesso em laboratórios.

Essa tecnologia serve para otimizar rotas de transporte; carteiras de investimento financeiro ou para otimização em processos, como combinação de proteínas. Empresas de energia, logística, telecomunicações e finanças já estão testando.

Espera-se que, de forma progressiva, em “2 ou 3 anos”, ocorra a sua implementação em ambientes produtivos reais das empresas, pois esse tipo de computação “aniquilante” também oferece vantagens para aumentar as capacidades de “aprendizado de máquina”.

A questão da viabilidade da tecnologia quântica está no próximo degrau, ou seja, em “propósito geral” da computação, que serve para resolver qualquer problema.

Olhando para o futuro, três cenários estão sendo considerados: o menos provável, que aponta que esses erros nunca serão resolvidos(um problema da computação quântica); um segundo, que argumenta que essa tecnologia amadurecerá pouco a pouco; e, um terceiro, o que sugere que haverá uma grande descoberta que impulsionará essa tecnologia.

A vantagem quântica já está demonstrada. Em outubro de 2019, um artigo na revista Nature explicou e confirmou que o Google havia conseguido alcançar a supremacia quântica. Este evento significou que a gigante tecnológica encontrou um dos maiores avanços da história da computação: poderia realizar em 200 segundos uma operação que exigiria 10.000 anos em um supercomputador tradicional, e mais recentemente na China há alguns meses acaba de resolver outro, com maior aplicabilidade.

Para melhor explicarmos a adequação da computação quântica, vamos usar um problema real, que nos meios acadêmicos se estuda , o chamado : “problema do viajante”, um complexo problema de otimização combinatória em que, dada uma lista de cidades e as distâncias entre cada par deles, é solicitado determinar qual é a rota mais curta possível que permite visitar cada cidade exatamente uma vez, e retornar, no final do passeio, para a cidade de origem.

Para melhor visualizar o desafio, imagine as rotinas de entrega da Amazon, uma gigante do e-commerce que atende diariamente algumas centenas de milhões de pedidos, dando a exata dimensão do seu desafio logístico no cálculo das melhores rotas diárias de entrega com ajustes on-line dos seus pedidos e seu curto espaço de entrega, quando a maioria dos seus usuários podem optar pela busca de um determinado produto, e condicionar o resultado dessa pesquisa pela opção “produtos que podem chegar amanhã”. Isso gera um problema complexo de múltiplas dependências que supõe uma grande quantidade de recursos de computação, em que a empresa vem trabalhando desde o seu início, e que, além disso, é necessário resolver praticamente em tempo real, pois com milhões de clientes precisa roteirizar e produzir a régua de corte desses pedidos/roteiros/fornecedores. Um grande desafio, mesmo para a empresa que provavelmente acumulará mais recursos de computação em sua gigantesca nuvem.

Tentativas anteriores de resolver o problema, como oferecer a opção apenas no final, geraram todos os tipos de inconvenientes, como um aumento significativo no abandono de carrinhos de compras e, em geral, uma insatisfação do cliente, uma variável fundamental no que a empresa considera seu diferencial fundante. Mas propor uma otimização maciça desse tipo realizada globalmente, com milhões de clientes e operações ao mesmo tempo, é um problema que requer a disponibilidade de recursos computacionais quase ilimitados. E na mesma situação que a Amazon pode ser encontrada muitas outras empresas de logística, para as quais a resolução adequada de tal problema poderia ser um elemento de redução de custos e vantagem competitiva.

O que pode bem explicar a decisão da Amazon de participar da rodada de investimentos da IonQ, uma empresa de desenvolvimento de hardware e software de computação quântica fundada por dois professores das universidades de Maryland e Duke, cujo trabalho visa ser capaz de resolver o problema e fornecer à Amazon uma capacidade computacional capaz de realizar uma otimização tão massiva. A empresa, que compete principalmente contra grandes empresas de tecnologia como Alphabet(google), IBM ou Microsoft com vasta disponibilidade de fundos, e que ja hávia anunciado em março ir ao mercado para capitação através do instrumento de investimento, SPAC, apresentando ao prováveis investidores, como diferencial, ser a primeira empresa que foi capaz de levar a computação a um nível avançado, permitindo aos seus investidores vislumbrarem resultados futuros nas suas funcionalidades.

Até então a computação quântica, era vista por muitos como um complexo problema teórico conceitual no qual a busca por recursos computacionais praticamente ilimitados era intuitiva, mas sem ser fácil vislumbrar uma aplicação direta ou prática que a ilustrasse de uma maneira simples que qualquer um pudesse entender, é um avanço: agora, pelo menos, podemos entender, quais tipos de problemas estão sendo enfrentados, e de que forma serão resolvidos, o que explica uma empresa como a Amazon a investir milhões de dólares nele. E, sem dúvida, a possibilidade de acelerar ainda mais a evolução da computação nessa área, já convertida em uma verdadeira corrida tecnológica. Em muitos aspectos, o problema da otimização logística oferece computação quântica precisamente o que ela precisava: um cenário de aplicação com significado imediato.

É apenas o início de uma tecnologia que aliada ao 5G e a Inteligência Artificial deve revolucionar os tempos de resposta de milhões de problemas enfrentados.

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