O que você sabe sobre computadores pode mudar para sempre! Conheça a computação quântica

Lembra o que você aprendeu lá atrás, nas suas primeiras aulas de informática, a respeito de linguagem de dados? Que há os bits, com suas sequências de 0 e 1. Então, a computação quântica, com seus qubits, promete colocar muitas outras variáveis entre esses dois números aí!

Essa é a diferença básica entre os nossos computadores e os badalados computadores quânticos, que estão chamando a atenção de especialistas e entusiastas mundo afora. Esta nova tecnologia permite realizar cálculos muito mais complexos que podem trazer muito mais precisão em diversas áreas, como a meteorologia ou o mercado financeiro, por exemplo.

Conversamos com quatro profissionais que trabalham e estudam computação quântica para entender melhor o que é possível fazer com esta tecnologia, como ela pode potencializar outras já existentes e, claro, quando ela estará disponível para nós. Confira!

Quais mercados mais se beneficiarão com a entrada desta tecnologia?

Valdinei Santana (Business Hacker na Studio Liderança Criativa) - Os mercados que mais se beneficiarão serão aqueles relacionados a previsões com muitas variáveis, como por exemplo, previsão do tempo e simulações complexas.

Rafael Willuveit (CTO na TrTec) - A computação quântica beneficiará todos os tipos de mercado, principalmente quando se analisar com profundidade as aplicações dela. Posso deixar como exemplo o mercado financeiro e economia, que poderão usufruir da capacidade de processamento de estados ótimos de dados, otimizando as previsões de mercado pelo simples fato de os processadores possuírem maior familiaridade com informações “caóticas”.

A indústria em geral (de fábricas às farmacêuticas), que pode criar clones complexos da realidade (Digital Twins) e aperfeiçoar simulações da realidade, como a simulação da interação de compostos moleculares complexos.

A tecnologia em geral, que pode atingir o ponto de singularidade em inteligência artificial, também irá se beneficiar, uma vez que para a busca da inteligência artificial real é necessária quase uma engenharia reversa do cérebro humano, este que trabalha com ligações fractais e não totalmente determinísticas. Como a computação quântica não trabalha com um sistema de informação puramente determinístico, mas com uma teoria de computação supostamente diferente baseada em bits superpostos (qubit), será possível desenvolver lógicas baseadas efetivamente no cérebro capaz de chegar muito próximo de um IA quase auto consciente.

Também é possível trabalhar como “controle” em tecnologias de hardware altamente complexas como smart dust em diversas aplicações e com cyber defesa, para desenvolver grande capacidade de análise de fraudes, malwares e até criptografia quântica (tecnologia que já trabalho no Brasil).

Icaro Ramos (Analista de Transformação Digital na PD7 Technology e Redator na Rocket Science Brasil) - Acredito que neste ambiente de computação quântica o mercado que mais que se beneficiaria são empresas que liberaram os processos dos mesmos por “as a Service”. Processos de leituras e integrações de Inteligência Artificial, Internet das Coisas e Data Analytics serão muito mais produtivas e viáveis em computadores com a capacidade de um computador quântico. O mercado de análise de dados será o mais impactado por este alto nível de qualidade de processamento, a “predição” de informações será útil e de grande relevância para as empresas. Também podemos associar as áreas de Pesquisa e Desenvolvimento e de Segurança Cibernética como um alvo excelente para o setor de Computação Quântica.

Como outras tecnologias, como o blockchain, o cloud e o 5G, podem se potencializar com a computação quântica?

Valdinei Santana - Não vejo relação direta entre blockchain com computação quântica. 5G e Cloud sim porque acredito que alguns serviços que serão disponibilizados na nuvem por computadores quânticos podem precisar de grande fluxo de dados.

Rafael Willuveit – Hoje é um sistema distribuído baseado em criptografia, sendo essa criptografia desenvolvida puramente em algoritmos matemáticos. Talvez hoje o maior impacto possível de se observar da computação quântica em blockchain está na capacidade deste executar ataques de alta complexidade (brute force) e dessa forma quebrar a criptografia utilizada, uma vez que um simples algoritmo quântico pode ver todos os estados de uma transação ao mesmo tempo (referenciando-se aos estados quânticos da matéria).

A Cloud em si será efetivamente o mercado da computação quântica. Considerando a grande complexidade que é manter a estrutura de um servidor quântico – por exemplo, em servidores que utilizam nitrogênio para manipular o estado da matéria – existirá uma grande possibilidade do computador quântico ter seu processamento alocado em nuvem. Creio que será seu maior mercado.

Por outro lado, o 5G é um método de comunicação que poderá ter 2 vieses – primeiramente e o mais rápido de acontecer que observo é ele ser um meio de comunicação entre peers até os serviços em nuvem em uma Cloud de computação quântica. Por outro lado, é importante salientar que outras linhas de pesquisa relacionadas à computação quântica, na área de telecomunicação, poderão descontinuar o 5G no futuro, uma vez que computadores quânticos são baseados em partículas entrelaçadas e seus estados estão diretamente conectados devido às leis da física (Paradoxo de EPR).

Icaro Ramos - Estas tecnologias, bem como IoT, IA, Machine Learning, Data Analytics, com certeza serão potencializadas pela computação quântica. O processo de criptografia e decriptografia do setor de Blockchain, por exemplo, levará milésimos de segundo e fará com que todo esse processo seja cada vez mais valioso ao cliente final. O Cloud baseado em análise e predição de dados da área de Inteligência Artificial/Machine Learning será de grande relevância para qualquer nicho empresarial e a resposta dos sistemas de robótica conectados a estes serviços serão de velocidade muito elevada. Com isso, todos os serviços de empresas ‘as a service’, como IBM Watson, Microsoft Azure, Google Cloud e Amazon AWS, entre outras, terão alta disponibilidade e potência, gerando robôs mais inteligentes e com mais cognição para tomadas de decisão importantes. A análise de dados referentes ao 5G também terá grande impacto, pois com a relação dos dispositivos de IoT que usarão esta tecnologia para transmitir e receber informações, aliada à alta velocidade e disponibilidade de um computador quântico terá um alto padrão na entrega final dos relatórios e a melhoria contínua dos sistemas autopilotados.

É possível prever que a tecnologia quântica estará disponível para o usuário comum no futuro?

Valdinei Santana - Vejo as aplicações de computação quântica mais como serviços. Existem diferenças entre dispositivos para criar conteúdos, consumir conteúdos e processar conteúdos. Computação quântica será usada para processar conteúdos como nunca antes foi feito. O usuário poderá utilizar seu celular normal para consumir informações processadas por computadores quânticos.

Rafael Willuveit - A tecnologia quântica estará disponível para o usuário comum basicamente como uma plataforma de acesso na nuvem. A pessoa poderá programar, desenvolver aplicações e servidos usando os servidores quânticos. Entretanto, possuir um servidor em casa ou até em uma empresa de médio porte, dificilmente será possível devido à complexidade que é manter o mesmo.

Icaro Ramos - Acredito que para que esta tecnologia seja disponibilizada ao usuário final ainda demoraremos algumas décadas, pois o processo ainda é meio embrionário e os computadores ainda são de grande porte, ocupando salas que precisam de uma excelente infraestrutura.

Com certeza empresas de tecnologia e dos setores de alto valor (como os bancos), terão em breve seus computadores quânticos para o processamento ágil e analítico de suas informações, sem ter que entregar os dados a empresas de Cloud Computing, porém chegar à um usuário final já é um pouco mais complicado. Também acredito que setores de Energia (principalmente Nuclear) precisarão de computadores quânticos próprios em menos de cinco anos.

Além disso, é claro, todo o setor científico precisará de um, pois o mesmo irá ampliar todos os estudos em áreas como Medicina, Engenharia, Astronomia, Tecnologia, e todos os setores de pesquisa e desenvolvimento. Acredito que em 20 anos não conseguiremos ter computadores quânticos em nossas mesas, mas teremos em nossos escritórios, ou faremos usos deles de forma online para melhorar todos os nossos recursos possíveis.

O que as empresas precisarão ter em mente caso queiram investir nesta tecnologia em seus negócios?

Valdinei Santana - Ficar atento às possibilidades de simulações complexas como a construção de cenários e previsões. Não recomendo investir nessa tecnologia se não for do mercado de tecnologia. Se a empresa não é de tecnologia, recomendo ficar atenta para experimentar contratando serviços específicos pela nuvem de provedores especializados. Pagar só por aquilo que usar.

Rafael Willuveit - Primeiro ponto importante é que deverão investir nos profissionais que manipularão e desenvolverão as aplicações em computação quântica. Apesar de possuir algum material na Internet e em algumas universidades, ainda é insipiente.

Segundo, é uma tecnologia em desenvolvimento. Logo ainda é passível de falhas e existem diversos aperfeiçoamentos que deverão ser feitos e aqueles que adotarem a tecnologia, assim como poderão ter vantagem competitiva, também terão as consequências de gastar um pouco mais.

Terceiro, migrar uma aplicação de um sistema computacional determinístico atual para um computador quântico será um desperdício – o ideal é desenvolver as aplicações diretamente seguindo a própria lógica nativa desses computadores.

É possível afirmar que hoje em dia as empresas já precisam de computação quântica – desde lidar com alta carga de dados em Big Data, para fazer projeções, até em segurança da informação (minha linha de pesquisa), ou para um diagnóstico médico.

Icaro Ramos - Primeiro o recurso financeiro, não só pra aquisição de um computador como este, mas para manter toda a infraestrutura. Os sistemas de energia, resfriamento local, geradores e nobreaks, sistemas de rede local, tudo deverá ser produzido especificamente para os computadores quânticos. Porém, acredito que muitas empresas não farão aquisição dessa infraestrutura para manter um sistema como esse, exceto quando possuir informações ultra confidenciais. Acredito que as empresas farão aquisição de licenças “as a Service” dos computadores quânticos, utilizando somente o necessário e pagando pelo que utilizou, reduzindo assim todo o custo de manutenção e infraestrutura local destes equipamentos, custos estes que serão exorbitantes (como eram os mainframes na época do Cobol). Hoje a própria IBM liberou o acesso ao IBM Q, criando o “IBM Q Experience” onde empresas e pessoas físicas podem efetuar seu cadastro e testar por tempo terminado e com uma pesquisa bem fundamentada as funcionalidades destas super máquinas.

Que conhecimentos os profissionais que querem trabalhar com computação quântica precisam buscar?

Valdinei Santana - Os profissionais precisam decidir em qual grupo estarão: usuários ou provedores. Se for usuário, recomendo buscar conhecimento nas aplicações da tecnologia como previsões e simulações complexas. Se provedor, sugiro estudar mais física e matemática juntas e se aproximar de centros de pesquisa em universidades e empresas especializadas.

Rafael Willuveit - Mais que o conhecimento em si, o mais importante de início que sempre cito em minhas palestras é que será necessário sair da bolha. O profissional deverá se esforçar para ser flexível e reaprender lógica de uma forma não tão bem aceita pelos seres humanos – que não existem mais estados puramente duais, mas sobrepostos (sendo ambas as respostas ao mesmo tempo, ou bit 0 e 1 ao mesmo tempo).

O profissional deverá aprender novas linguagens de programação e formas de desenvolver código, onde em alguns casos são muito similares com os circuitos lógicos existentes na programação atual, mas existem diversos outros que lidam com sistemas matemáticos mais complexos.

Hoje, uma pessoa que deseja aprender computação quântica é importante ter alguns fundamentos matemáticos, principalmente relacionados ao formalismo da mecânica quântica – funções de onda, espaços de Hilbert, notação de Dirac (que inclusive representa o qubit) e etc. Além disso, tendo noções de programação também já poderá ajudar a mexer em alguns simuladores.

Icaro Ramos - Os profissionais desta área com certeza precisarão ir além da informática. Quem quiser trabalhar com os dados analisados e gerados por estes supercomputadores precisará conhecer muito de data analytics e matemática, gerando assim vertentes de Cientistas de Dados para cada tipo específico de setor. Além disso, a equipe de suporte precisará entender de física quântica para avaliar os qubits e suas relações com o hardware/software local, já que o computador quântico transcende a tecnologia comum dos computadores e o 0 e 1, que estamos acostumados.

E muitos empregos precisarão realmente ser reinventados, como é caso da segurança cibernética que precisará ser remodelada para atender as formas de se precaver de um ataque hacker efetuado de uma máquina quântica, onde todo o ataque pode ser feito sem que se tenha tempo para responder com um bom contra ataque. Acredito que o futuro para se atuar com as máquinas quânticas seja resiliência computacional, segurança cibernética, excelente conhecimento em matemática, análise de dados e lógica. Como acredito que o uso será bem voltado para Machine Learning e Inteligência Artificial, coloco também como forte área de conhecimento Ciência de Dados, NLP, Redes Neurais, Computação Cognitiva e a área de programação para computadores quânticos.