| Quantidade de bits quânticos | Correspondência em bits clássicos |
|---|---|
| 1 qubit | 2 bits |
| 2 qubits | 4 bits |
| 10 qubits | 1024 bits |
| 20 qubits | 1048576 bits |
A computação quântica é um campo em rápido crescimento que tem o potencial de revolucionar a forma como processamos a informação. No coração desta tecnologia está o qubit, uma unidade fundamental da informação quântica. Mas quanto é um qubit e o que faz exactamente?
De forma correspondente, o que é um sistema quântico?
Antes de nos podermos debruçar sobre as especificidades de um qubit, precisamos primeiro de compreender o que é um sistema quântico. Na computação clássica, a informação é processada utilizando bits, que só podem estar num de dois estados: 0 ou 1. Em contrapartida, um sistema quântico pode existir numa sobreposição de estados, o que significa que pode estar em vários estados simultaneamente. É aqui que entra o qubit.
Tendo isto em conta, quantos estados lógicos existem para um qubit?
Um qubit é um sistema quântico de dois níveis que pode existir em uma superposição de dois estados, normalmente rotulados como |0⟩ e |1⟩. No entanto, ao contrário dos bits clássicos, um qubit pode existir em uma combinação linear desses dois estados, que é denotado como um |ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩, onde α e β são números complexos que satisfazem a condição |α|^2 + |β|^2 = 1.
A palavra quantum vem da palavra latina quantus, que significa “quanto”. No contexto da mecânica quântica, refere-se à unidade mais pequena possível de uma propriedade física, como a energia ou o momento. A mecânica quântica é um ramo da física que estuda o comportamento da matéria e da energia a nível quântico.
Portanto, como funciona a tecnologia quântica?
A tecnologia quântica funciona tirando partido das estranhas propriedades dos sistemas quânticos, como a sobreposição e o emaranhamento, para efectuar cálculos e processar informação. Ao contrário dos computadores clássicos, que utilizam bits para representar a informação, os computadores quânticos utilizam qubits que podem existir em múltiplos estados simultaneamente. Este facto permite que os computadores quânticos efectuem certos tipos de cálculos muito mais rapidamente do que os computadores clássicos.
Como funciona a criptografia quântica?
A criptografia quântica é um método de comunicação segura que utiliza os princípios da mecânica quântica para proteger a informação. Funciona codificando a informação em qubits e enviando-os entre duas partes. Qualquer tentativa de intercepção dos qubits faria com que estes se alterassem, alertando as partes para a presença de um espião. Isto torna praticamente impossível que alguém intercepte a informação sem ser detectado.
Em conclusão, um qubit é uma unidade fundamental de informação quântica que pode existir numa sobreposição de dois estados. A tecnologia quântica funciona aproveitando as estranhas propriedades dos sistemas quânticos para efectuar cálculos e processar informação, enquanto a criptografia quântica utiliza os princípios da mecânica quântica para proporcionar uma comunicação segura. À medida que o campo da computação quântica continua a crescer, podemos esperar ver mais aplicações desta tecnologia em domínios como a medicina, as finanças e a cibersegurança.
A física quântica é utilizada em vários domínios, como a computação quântica, a criptografia, a comunicação, a detecção e a metrologia. Tem também aplicações no desenvolvimento de novos materiais e na compreensão do comportamento das partículas a nível quântico.
Actualmente, a tecnologia quântica ainda está na sua infância e ainda não foi totalmente integrada na vida quotidiana. No entanto, estão em curso esforços de investigação e desenvolvimento para aplicar a física quântica em vários domínios, como a criptografia, a computação, a comunicação e a imagiologia. Por exemplo, a criptografia quântica oferece um método de comunicação altamente seguro, utilizando os princípios da mecânica quântica para proteger a transmissão de informações contra a espionagem. A computação quântica tem o potencial de resolver problemas complexos mais rapidamente do que os computadores clássicos, o que poderá revolucionar domínios como a descoberta de medicamentos, as finanças e a logística. A imagiologia quântica poderá melhorar a tecnologia de imagiologia médica para fornecer imagens de maior resolução com menor exposição à radiação. À medida que a tecnologia continua a avançar, podemos esperar mais aplicações práticas da física quântica na nossa vida quotidiana no futuro.
A electrónica quântica é um ramo da electrónica que utiliza os princípios da mecânica quântica para conceber e desenvolver dispositivos electrónicos, tais como transístores, sensores e lasers. Envolve a manipulação de bits quânticos ou qubits, que são as unidades básicas da informação quântica, para realizar tarefas que são impossíveis com a electrónica clássica. A electrónica quântica é uma área de investigação fundamental no domínio da tecnologia quântica, que tem o potencial de revolucionar a computação, a comunicação e a detecção.