Imagine
computadores super-rápidos que podem resolver problemas em muito menos tempo
que as máquinas de hoje. Esses "computadores quânticos" estão sendo
desenvolvidos em laboratórios ao redor do mundo. Mas cientistas já se antecipam
e começam a pensar em uma internet quântica baseada em sinais de luz a
ultrarrápida.
Não é simples
criar uma tecnologia para um aparelho que ainda não foi tecnicamente inventado,
mas comunicações quânticas são um campo atrativo, porque a tecnologia permitirá
o envio de mensagens que são muito mais seguras.
Mas, antes
disso, há diversos problemas que precisam ser resolvidos para que a internet
quântica funcione:
* Fazer computadores quânticos se comunicarem entre
si;
* Garantir a proteção contra hackers;
* Transmitir mensagens por longas distâncias sem
perder parte delas;
Mas o que é um computador quântico?
É uma máquina
capaz de solucionar problemas computacionais muito difíceis de forma
incrivelmente ágil.
Em
computadores convencionais, a unidade de informação de "bit" e pode
ter um valor 1 ou 0. Seu equivalente no sistema quântico – o qubit (bit
quântico) – pode ser 1 e 0 ao mesmo tempo. O fenômeno permite que múltiplos
cálculos sejam realizados simultaneamente.
No entanto,
qubits precisam ser sincronizados usando um efeito quântico conhecido como
entrelaçamento, o que Albert Einstein chamou de uma "ação fantasma à
distância".
Há quatro
tipos de computadores quânticos sendo desenvolvidos, que usam:
* Partículas de luz;
* Íons presos;
* Qubits supercondutores;
* Centros de vacância de nitrogênio observados em
diamantes imperfeitos.
Computadores
quânticos permitirão uma série de aplicações úteis, como modelar variações de
reações químicas para descobrir novos medicamentos, desenvolver tecnologias de
imagem para a indústria de saúde a fim de detectar problemas no corpo ou
acelerar a forma como são desenvolvidas baterias, novos materiais e eletrônicos
flexíveis.
Poder de processamento
Computadores
quânticos podem ser mais poderosos que computadores clássicos, mas algumas
aplicações exigirão ainda mais poder de processamento do que um computador
quântico oferece por si só.
Se for
possível fazer com que essas máquinas se comuniquem entre si, elas poderão ser
conectadas para formar um enorme computador. Mas, como há quatro tipos de
computadores quânticos sendo criados hoje, eles não conseguirão se comunicar
sem alguma ajuda.
Alguns
cientistas defendem que a internet quântica seja baseada inteiramente em
partículas de luz (fótons), enquanto outros acreditam que seria mais fácil
criar redes quânticas em que a luz interagisse com a matéria.
"Luz é
melhor para comunicação, mas qubits de matéria são melhores para
processamento", diz Joseph Fitzsimons, pesquisador do Centro de
Tecnologias Quânticas da Universidade Nacional de Cingapura, à BBC. "Você
precisa de ambos para fazer a rede trabalhar para estabelecer a correção de
sinal, mas é difícil fazê-los interagir."
É muito caro
e difícil armazenar toda informação em fótons, diz Fitzsimons, porque essas partículas
não conseguem ver umas as outras e passam reto entre si, em vez de se chocarem.
O especialista acredita que seria mais fácil usar a luz para comunicação e
armazenar informação usando elétrons e átomos (na forma de matéria).
Criptografia quântica
Uma aplicação crucial da internet
quântica será a distribuição de chaves quânticas, em que uma chave secreta é
gerada usando um par de fótons entrelaçados e usada para criptografar
informação de uma forma que é impossível para um computador quântico quebrá-la.
Essa tecnologia já existe, e foi
primeiro demonstrada no espaço por uma equipe de pesquisadores da Universidade
Nacional de Cingapura e da Universidade de Strathclyde, no Reino Unido, em
dezembro de 2015.
Mas não é apenas dessa criptografia que
precisaremos no futuro para garantir a segurança de nossa informação.
Cientistas também estão trabalhando em "protocolos cegos de computador
quântico", que permitem ocultar qualquer coisa em um computador.
"Você pode escrever algo, enviar
para um computador remoto e a dona da máquina não conseguirá saber nada a
respeito, a não ser a duração do processamento (do arquivo) e a quantidade de
memória que usou", diz Fitzsimons.
"Isso é importante porque
provavelmente não haverá muitos computadores quânticos quando eles surgirem,
então, as pessoas vão querer rodar programas neles, como fazemos hoje com a
nuvem."
Há duas abordagens possíveis para fazer
uma rede quântica – com comunicações em terra ou pelo espaço. Ambos os métodos
funcionam para enviar bits comuns de dados pela internet atual, mas, se
quisermos enviar dados como qubits no futuro, será muito mais complicado.
Para enviar partículas de luz (fótons),
podemos usar cabos de fibra óptica em terra. No entanto, os sinais de luz se
deterioram ao longo de grandes distâncias, porque os cabos às vezes absorvem a
luz.
É possível evitar isso ao construir
"estações de repetição" a cada 50 km. Elas seriam basicamente
laboratórios quânticos em miniatura que tentariam reparar o sinal antes de
enviá-lo adiante para o próximo nódulo da rede. Mas esse sistema tem suas
próprias complexidades. Click aqui e leia matéria completa no BBCBrasil.
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