Trabalho sobre computação Quântica

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3. COMPUTADOR QUÂNTICO

Um computador quântico é um dispositivo que cálculos usando mecânica quântica, como sobreposição e interferência. Computadores quânticos podem ser implementados o mais desenvolvido atualmente é o D-wave Two que funciona com 512 qubits.

A principal qualidade desses computadores está na possibilidade de resolver em tempo bem rápido alguns problemas que na computação clássica levariam um tempo que não pode ser praticado, como exemplo, a fatoração de números primos para números naturais, com a redução de tempo de resolução do problema possibilitará a quebra da maioria dos sistemas de criptografia usados atualmente.

3.1 Estrutura de computadores quânticos

Enquanto um computador clássico tem um memória feita em bits e cada bit guarda um “1” ou um “0” de informação os computadores quânticos mantém um conjunto de qubits, cada qubit pode conter um “1”, um “0” ou ou uma sobreposição destes, sendo assim pode contar tanto um “1” quanto um “0” ao mesmo tempo. Com isso o qubit tem um número infinito de estados, não sendo possível diferencia-los com um número finito de medições. O que vale a um vetor de espaço bidimensional sobre números complexos.

3.1.2 Comparação entre vetores quânticos e sua capacidade de memória

A capacidade de armazenamento de dados dos computadores quânticos leva vantagem pois pode armazenar muito mais dados em muito menos espaço, veja na tabela 1 abaixo como é a comparação entre o armazenamento.

Tabela 1

Quântico

Clássico

2 qubits

4 bits

3 qubits

8 bits

4 qubits

16 bits

5 qubits

32 bits

6 qubits

64 bits

7 qubits

128 bits

8 qubits

256 bits

9 qubits

512 qubits

10 qubits

1.024 bits

20 qubits

1.048.576 bits

30 qubits

1.073.741.824 bits

40 qubits

1.099.511.627.776 bits

Fonte: http://www.guiadacarreira.com.br/artigos/ciencia/computador-quantico-ciencia-computacao/

3.1.2 Capacidade de processamento

Levando em conta o processamento dos computadores clássicos o computador quântico leva vantagem por que trabalha com uma quantidade mais densa de informações ao mesmo tempo. Alguns problemas que um computador normal levaria milhares de anos para resolver, um computador quântico seria capaz de resolver em alguns minutos.

O bit quântico é mais denso pois ao contrário do bit eletrônico que armazena 2 tipos diferentes de estados, o bit quântico é capaz de armazenar 3 tipos como mostra a imagem (figura 1)

Figura 1

[pic 3]

Fonte: http://www.guiadacarreira.com.br/wp-content/uploads/2010/09/bits-quanticos.png

4. PRIMEIROS COMPUTADORES QUÂNTICOS

Uma empresa canadense chamada D-wave, afirma que desenvolveu o primeiro computador quântico Este computador busca acelerar o processamento mantendo as CPUs sob temperaturas próximas do zero absoluto. Porém muitos especialistas não consideram este equipamento como um computador quântico por não utilizar os fenômenos da Física Quântica diretamente na atividade de processamento. Assim o desempenho desta máquina não é muito superior a outros super-computadores disponíveis no mercado.

4.1 D-Wave one

O D-Wave One é o primeiro computador quântico a ser comercializado, criado por uma empresa canandense chamada D-Wave, o computador tem uma ótima performance e foi criado para grandes empresas, governos e outras causas que precisem de um processamento de dados feito com muita rapidez.

Diferente de computadores normais, o D-Wave one possui átomos ao invés de transistores, e enquanto os processadores tradicionais possuem bits, os quânticos usam bis quânticos que são chamados de qubit.

Figura 2

[pic 4]Fonte:http://s.glbimg.com/po/tt/f/original/2011/05/27/d_wave.jpg

O chip do processador possui 128-qubit, e isso faz com ele seja capaz de lidar com tarefas bem especificas, e é facilmente superado por CPUs clássicas. Mesmo sendo um super computador, ele representa uma revolução no campo da computação, e a partir dele já se pode imaginar como serão os computadores futuramente.

Mesmo não se tratando de um computador quântico doméstico, o D-wave one é um grande avanço para a tecnologia, a partir dele será explorado o mundo da computação quântica. O custo dele chega a 10 milhões de dólares, o que o torna completamente inviável para o uso doméstico.

4.2 D-WAVE TWO

Após 6 anos do lançamento do D-wave one, foi lançado o D-wave two, o novo modelo é um super computador baseado em um microprocessador Vesúvio 5 (439 qubits) é uma grande melhoria sobre o primeiro modelo, com cerca de 500000 vezes mais rápido que seu antecessor, e com o mesmo preço de custo. Grandes empresas como Google, NASA e universidades dos estados unidos adquiriram o D-Wave two por volta do ano passado.

Para funcionar o D-Wave two necessita de vários aspectos e condições especificas, ele precisa de condições de temperatura de 0,02 kelvins, perto do zero absoluto, isso em um vácuo de 10 bilhões de vezes mais baixo que a pressão atmosférica. Tudo funciona com consumo de energia de 15,5 kw