Breve introdução à computação quântica/Introdução

A história da tecnologia de fabricação de computadores tem envolvido uma seqüência de mudanças bastante atraentes, de um tipo de realização física para outro (de engrenagens para relés, de válvulas para transistores, para circuitos integrados, e outros). Seguindo esses passos nota-se a trajetória da miniaturização dos componentes lógicos, até o ponto em que milhões de transistores são colocados em um chip de silício do tamanho de uma moeda. Dessa forma, a construção está se aproximando do ponto em que uma porta lógica será fisicamente construída a partir de alguns poucos átomos. Nessa escala, as interferências geradas dentro do próprio processador, causadas por fenômenos quânticos, se tornam muito relevantes. Além disso, a corrida pelo aumento na velocidade do clock dos microprocessadores têm levado a uma situação em que o calor gerado pelo consumo de energia é tão grande que se torna inviável a utilização desses mecanismos.

Neste contexto, muitos podem imaginar que a computação quântica chega como uma solução para se diminuir o tamanho das portas lógicas e/ou possibilitar o aumento da velocidade do clock de um possível processador quântico similar a um processador clássico. O que acontece, contudo, é que a tecnologia e o modelo computacional quântico vão além disso. Oferecendo mais do que a compressão de bits e bits em um chip de silício, ou que a multiplicação da velocidade do clock do processador. "Este novo modelo é capaz de suportar um tipo de computação inteiramente novo com algoritmos qualitativamente novos baseado em princípios quânticos".

É como se fosse dado ao teórico da computação o poder de projetar seu algoritmo da forma que um físico quântico o pensaria. Isso porque, fundamentalmente, qualquer computador é uma máquina física, e qualquer computação que venha a executar é apenas um experimento de física. A física quântica provê propriedades únicas que nunca foram usadas com propósito de computação, como o possível uso de efeitos essencialmente quânticos para a resolução eficiente de problemas matemáticos.

O restante desse texto está organizado como segue: no próximo capítulo fala-se sobre teoria de computação e modelos computacionais; no capítulo "Informação quântica" discorre-se sobre a informação clássica e quântica; Em "Algoritmos quânticos", fala-se um pouco sobre a criptografia quântica e os algoritmos quânticos. Posteriormente, sob o título "Implementação de computadores quânticos", está uma breve discussão das dificuldades existentes para a implementação deste tipo de computadores. Finalmente, tem-se um anexo sobre o computador universal quântico e são fornecidas algumas conclusões. A bibliografia utilizada para a elaboração deste material pode ser encontrada na página de referências.