Como a nuvem quântica pode revolucionar a computação e a segurança digital

A nuvem quântica desponta como uma solução promissora para desafios complexos em diversas áreas. Ao explorar as propriedades da física quântica, essa tecnologia inovadora promete contribuir para questões ambientais, avançar na saúde, otimizar sistemas energéticos e aprofundar nosso entendimento sobre materiais. Em resumo, a nuvem quântica oferece perspectivas além do convencional, abrindo o caminho para descobertas e soluções mais eficazes.

Neste artigo, explicaremos o que é a nuvem quântica, como ela funciona, quais são seus benefícios e os principais desafios que ela traz para o futuro da computação em nuvem.

O que é a nuvem quântica e como ela funciona

A computação quântica utiliza os princípios da física quântica, ramo que estuda o comportamento de partículas subatômicas, como elétrons e fótons, as menores unidades de matéria conhecidas.

Resumidamente, a diferença entre a computação quântica e a convencional está na utilização de qubits em vez de bits. Um bit é a unidade básica de informação, que pode assumir o valor de 0 ou 1, formando um sistema binário. Por sua vez, um qubit segue as leis da física quântica, podendo estar no estado 0, no estado 1 ou em uma superposição dos dois.

Dessa forma, os qubits têm a vantagem de poder processar muito mais informações do que os bits. No entanto, os qubits também têm uma desvantagem: eles são muito sensíveis a interferências externas, como temperatura ou ruídos. Por isso, eles precisam ser mantidos em condições muito controladas.

Em 2019, o computador quântico do Google realizou com sucesso um cálculo de teste em apenas 200 segundos. Os supercomputadores mais poderosos, utilizando os melhores algoritmos conhecidos, teriam levado milhares de anos para fazer a mesma operação.

Assim, a computação quântica em nuvem é uma forma de disponibilizar o acesso à computação quântica via internet, sem a necessidade de ter ou manter um computador quântico próprio.

Portanto, a tendência é que a computação quântica não substitua a computação clássica no cotidiano das pessoas, mas sim a complemente em áreas que exigem maior capacidade de processamento.

Aplicações em desafios complexos

A computação quântica pode oferecer soluções inovadoras para problemas que excedem a capacidade da computação clássica, em diversas áreas do conhecimento. Isso ocorre porque esses problemas envolvem a análise de muitas variáveis, o que a computação clássica não consegue realizar.

Alguns exemplos são:

Meio ambiente: ajuda a modelar e simular fenômenos naturais. Assim, os modelos construídos contribuem para a previsão e o monitoramento de eventos ambientais, bem como para o desenvolvimento de políticas públicas e soluções sustentáveis.
Saúde: é aplicada na análise e no diagnóstico de doenças, na pesquisa e no desenvolvimento de novos medicamentos e vacinas, na personalização de tratamentos e na otimização de recursos médicos. Por exemplo, auxilia na identificação de padrões genéticos, na simulação de interações moleculares e na análise de imagens médicas.
Energia: facilita a exploração e a produção de novas fontes de energia, que são mais limpas e eficientes do que as fontes tradicionais.
Ciência de materiais: possibilita a descoberta e a criação de novos materiais, como supercondutores, nanomateriais, biomateriais e metamateriais. Esses materiais têm propriedades específicas, com aplicação na fabricação de dispositivos e produtos.

Empresas e instituições que têm usado a nuvem quântica

Atualmente, empresas de vários setores usam a computação quântica em nuvem para realizar pesquisas avançadas, aproveitando o potencial de aplicações dos fenômenos quânticos.

Na conferência Future Uncovered, em 2023, Evandro Armelin, diretor de data & analytics da NTT Data, afirmou que a computação quântica será usada por 75% das grandes empresas até 2030.

Conheça algumas delas:

IBM: o IBM Q Experience permite que os usuários acessem gratuitamente computadores quânticos da empresa via internet, e oferece ferramentas de programação quântica.
Google: a companhia tem investido na nuvem quântica, com o Google Quantum AI. Esse serviço permite que os usuários acessem computadores quânticos do Google pela internet, e ainda oferece ferramentas de programação quântica.
Microsoft: o Azure Quantum é um ecossistema aberto que permite que os usuários acessem computadores quânticos de diferentes provedores pela internet. Além disso, fornece recursos educacionais e de integração, como o Microsoft Learn, o Quantum katas e o Copilot.
Alibaba: o gigante do comércio eletrônico e da tecnologia na China também tem investido na nuvem quântica, com o Alibaba Cloud Quantum Development Platform.
Airbus: a líder da indústria aeroespacial tem usado a nuvem quântica para resolver questões em seu setor. Por exemplo, para otimizar o design e a fabricação de aeronaves, melhorar a eficiência e a segurança dos voos, simular e testar novos materiais e sistemas, e explorar novas possibilidades de transporte e mobilidade.
Universidade de São Paulo (USP): tem vários grupos de pesquisa e laboratórios dedicados ao estudo e à aplicação de computação quântica em áreas como física, química, matemática, engenharia, ciência da computação e biologia.

Como a nuvem quântica afeta a segurança dos dados na internet

Por um lado, a nuvem quântica é capaz de proteger os dados com formas avançadas de criptografia, que utilizam a física quântica para garantir que só pessoas autorizadas possam acessá-los. Por outro lado, ela pode burlar as formas usuais de criptografia com grande facilidade.

Portanto, a nuvem quântica tem um impacto ambíguo na segurança dos dados na internet, pois pode tanto proteger quanto expor dados sensíveis. Por isso, é preciso estar atento aos avanços e aos riscos dessa tecnologia, e buscar formas de garantir a segurança dos dados em um cenário de computação mista, que envolve sistemas normais e quânticos.

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