Fazer previsões sobre descobertas é algo que se evita no cauteloso mundo da ciência revisada por pares: o perigo de passar vergonha é constante. Mas cedemos à tentação e pedimos que repórteres científicos e altos pesquisadores identificassem quais são os campos quentes -em outras palavras, para onde estão convergindo talento, dinheiro e circunstâncias. Sua lista envolve áreas tão variadas quanto computação quântica, epigenética e minérios de terras-raras

COMPUTAÇÃO QUÂNTICA

Supermáquina feita aos poucos

Por JOHN MARKOFF
Em 1981, o físico Richard Feynman especulou sobre a possibilidade de "computadores minúsculos obedecerem às leis da mecânica quântica". Ele sugeriu que esse computador quântico poderia ser a melhor maneira de simular sistemas quânticos no mundo real, um desafio que hoje está amplamente por trás do poder de cálculo até dos supercomputadores mais velozes.
Mas progressos recentes renovaram o entusiasmo pela construção de computadores quânticos significativamente mais potentes. Iniciativas nos Estados Unidos, na Europa e no Canadá, por meio do uso de diversas tecnologias, estão em andamento.
De maneira significativa, a IBM reconstituiu o que era até há pouco tempo uma pesquisa relativamente de baixo nível. A empresa está reagindo aos avanços feitos no ano passado na Universidade Yale e na Universidade da Califórnia em Santa Barbara que sugerem a possibilidade de computação quântica baseada em tecnologias de fabricação de microeletrônica padrão.
Ambos os grupos depositam um material supercondutor, seja rênio ou nióbio, em uma superfície semicondutora, que quando resfriada a quase zero absoluto exibe comportamento quântico.
No nível básico, os computadores quânticos são compostos por bits quânticos, ou qubits, em vez dos tradicionais bits que são a unidade básica dos computadores digitais. Os computadores clássicos são construídos com transistores em "on" ou "off" (ligado ou desligado), representando 1 ou 0. Um qubit pode representar os estados 1 e 0 simultaneamente. Essa qualidade é chamada de sobreposição.
O poder potencial da computação quântica vem da possibilidade de realizar uma operação matemática em ambos os estados simultaneamente. Em um sistema de 2 qubits, seria possível computar quatro valores ao mesmo tempo, em um sistema de 3 qubits, oito ao mesmo tempo e assim por diante. Conforme aumenta o número de qubits, o poder de processamento evolui exponencialmente.
É claro, existe um problema. O simples ato de medir ou observar um qubit pode despi-lo de seu potencial de computação. Por isso, os pesquisadores usaram o emaranhamento (ou entralaçamento) quântico -em que as partículas estão ligadas de modo que medir uma propriedade de uma revela instantaneamente informação sobre a outra, não importa a que distância as duas estejam -para obter informação.
Outra tecnologia foi desenvolvida pela D-Wave Systems, fabricante de computadores do Canadá. A D-Wave construiu um sistema com mais de 50 qubits, mas muitos pesquisadores não acreditam que tenha provado o verdadeiro emaranhamento. Não obstante, Hartmut Neven, um pesquisador de inteligência artificial do Google, disse que a empresa recebeu uma proposta da D-Wave e do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa para desenvolver uma instalação de computação quântica para o Google no ano que vem, com base na D-Wave.
Duas abordagens tecnológicas concorrentes também estão sendo seguidas. Uma envolve a construção de qubits com íons, ou partículas atômicas carregadas, presas em campos eletromagnéticos. Lasers são usados para emaranhar os íons. Até hoje, sistemas tão grandes quanto 8 qubits foram criados através desse método, e os pesquisadores acreditam ter ideias que tornarão possíveis sistemas muito maiores. Mais de 20 laboratórios de pesquisa de universidades e empresas estão perseguindo esse objetivo.
Em junho, pesquisadores da Toshiba Research Europe e da Universidade de Cambridge relataram que tinham fabricado diodos emissores de luz acoplados a um ponto quântico, que funcionava como fonte de luz para fótons emaranhados. Hoje, os pesquisadores estão construindo sistemas mais complexos e dizem que já veem um caminho para dar utilidade aos computadores quânticos.
Rob Schoelkopf, um físico que lidera a equipe de Yale, disse que estão fazendo avanços. "Estamos na etapa de tentar desenvolver esses qubits de uma maneira que seria como um circuito integrado, permitindo fazer muitos deles ao mesmo tempo", disse.
A boa notícia, segundo ele, é que, enquanto o número de qubits está aumentando lentamente, a precisão com que os pesquisadores conseguem controlar interações quânticas aumentou mais de mil vezes.
Os pesquisadores de Santa Barbara dizem acreditar que vão essencialmente duplicar o poder de computação de seus computadores quânticos no próximo ano.


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