These machines, which rely on the principles of quantum physics to outperform the fastest classical computers, are widely expected to spur the development of new drugs with the potential for major improvements in healthcare.
Nova fronteira
«A computação clássica está enfrentando seus limites em uma série de campos, como a descoberta de drogas», disse Cyril Allouche, chefe de computação quântica da Eviden, uma empresa francesa de computação avançada. «Esperamos que a computação quântica possa quebrar essa barreira. Isso significaria novos medicamentos e menos doenças.»
Bem-vindo à corrida global pela próxima geração de computadores – uma caça da qual Allouche faz parte como chefe de um projeto de pesquisa que recebeu financiamento da UE para explorar a ampla gama de usos possíveis para a computação quântica.
Enquanto grandes empresas americanas ganharam as manchetes investindo bilhões em uma tentativa de serem as primeiras a construir um computador quântico em tamanho real, empresas e cientistas europeus exibiram a mesma determinação, em grande parte fora dos holofotes.
Para todos os envolvidos na busca, decidir investir ou não em pesquisa agora pode significar a diferença entre estar na linha de frente de tecnologias de ponta para saúde, energia e segurança cibernética ou ficar para trás.
Zeros, uns e mais
If the stakes for society are clear, the nature of quantum computing itself is less so.
Mas ninguém está lá ainda. Os computadores quânticos existentes são máquinas de baixa potência que oferecem poucas vantagens em relação aos computadores comuns.
Que aplicações
«A computação quântica, por enquanto, ainda é teórica», disse Allouche. No entanto, isso não é um desânimo para os pesquisadores.
O projeto financiado pela UE da Allouche chama-se NEASQC – um acrónimo para Next Applications of Quantum Computing. Começou em setembro de 2020 e vai até o final de novembro de 2024.
O projeto reuniu universidades de países como Alemanha, Irlanda e Holanda, além de empresas como a desenvolvedora farmacêutica AstraZeneca, na Suécia, a concessionária Electricité de France, a empresa de tecnologia linguística letã Tilde e o HSBC Bank, com sede no Reino Unido.
«Agora é a hora de a indústria se interessar», disse Allouche. «Seria uma péssima ideia esperar a tecnologia amadurecer antes de desenvolvermos aplicativos. Precisamos analisar os casos de uso agora.»
O NEASQC está a explorar nove casos de uso. As potenciais candidaturas estão a ser mantidas confidenciais por razões concorrenciais.
Exercício do emulador
Allouche said researchers can already test whether a technology that is not yet fully operational, like quantum computing, might be better in certain scenarios than a technology that is already in use.
Um emulador é usado. É um computador normal configurado para simular um computador quântico sem o poder que um real teria.
«Você tenta inferir algumas propriedades da teoria», disse Allouche. «Aqui simulamos como seria um computador quântico.»
Com essas simulações, os investigadores podem determinar se a computação quântica é capaz de fazer avanços, como encontrar combinações de moléculas para novos medicamentos ou aumentar a produção de energia renovável com base em células solares.
Quantum computers won’t outperform regular computers for all applications. So finding the applications in which quantum computers would excel is a prime research focus.
«Precisamos ver onde está a fronteira da computação clássica e onde a computação quântica pode oferecer uma solução”, disse Allouche».
Melhor juntos
Um segundo projecto de investigação financiado pela UE está a estudar outra forma de promover as tecnologias quânticas na Europa. Em vez de financiar pesquisas reais, o projeto está unindo iniciativas díspares em todo o continente.
Called QUCATS, the three-year initiative runs until the end of April 2025. It is led by Professor Philippe Grangier, research director at the French National Centre for Scientific Research, or CNRS.
«Nós, na Europa, não temos grandes empresas que concentrem pesquisas de computação quântica nelas», disse Grangier. «A investigação da Europa é muito dispersa. Queremos desvendar isso».
A QUCATS está realizando algumas das funções de coordenação que as grandes empresas de tecnologia fornecem nos EUA.
Sonho com um Airbus para o mundo quântico. Dr. Thierry Botter, QUCATS
O projeto faz isso de várias maneiras. Ele escreve documentos de estratégia sobre a direção que a pesquisa quântica precisa tomar, como um novo roteiro para posicionar a Europa como um “Vale Quântico” do mundo. Ele ajuda os pesquisadores a registrar patentes. Coordena a investigação além-fronteiras. E até informa o público.
QUCATS includes as a partner the European Quantum Industry Corsortium, or QuIC, gathering private companies that hope quantum computing can provide them with future benefits.
Dr Thierry Botter, executive director of QuIC, echoed Allouche in saying it’s not too early to focus on such matters.
«A Quantum ainda é jovem», disse Botter. «No entanto, as empresas precisam entender como a computação quântica pode impactar seus negócios hoje. Os primeiros a avançar já estão a ter ganhos. Os retardatários terão dificuldade em recuperar o atraso.>»
He said that European companies are already looking at what quantum computing can offer them.
Oportunidades e riscos
Plane manufacturer Airbus, for example, wants to examine how quantum computing can help in the design of better aircraft and the modelling of air flow and fuel efficiency.
Outra área urgente para a pesquisa quântica é a criptografia. Today, much online communication and data is encrypted using mathematical puzzles. Solving these with current computers is impossible in practice without knowing the encryption keys.
Mas os computadores quânticos serão capazes de resolver esses quebra-cabeças sem as chaves. Uma vez que os computadores quânticos operacionais existem, as comunicações on-line podem se tornar vulneráveis.
Grangier said that European companies are working to avert such trouble. For example, Spanish telecommunications-equipment supplier LuxQuanta and other players have found ways of honing and deploying a type of “quantum cryptography” that could prevent a widespread breach of privacy.
O dinheiro importa
Meanwhile, the jury is out on how Europe will ultimately perform in the quantum race – in part because of investment needs.
«A Europa tem um ambiente de pesquisa muito forte em quântico, do qual muitas startups surgiram”, disse Botter. “Mas ainda há lacunas. Uma delas é o financiamento.»
Um estudo de 2022 do Banco Europeu de Investimento descobriu que, embora a Europa tenha um número semelhante de empresas quânticas como os EUA, a falta de investimentos privados no continente significa que as empresas americanas recebem 10 vezes mais financiamento.
Botter said the EU and its Member States must act urgently to make more capital available for European companies in the field.
«Muitas coisas podem acontecer nos próximos 10 anos», disse ele. «O que hoje são startups podem se tornar grandes empresas no futuro. Cinquenta anos atrás, a Europa se uniu para criar a Airbus, agora uma empresa aeroespacial líder. Sonho com um Airbus para o mundo quântico.»
A ciência dos qubits
Um computador quântico manipula não os bits binários da computação clássica, mas sim os bits quânticos, ou qubits. Qubits têm propriedades adicionais como resultado de dois fenômenos da mecânica quântica: superposição e emaranhamento.
Um qubit pode representar combinações de zero e um ao mesmo tempo – superposição. Qubits também podem ser emaranhados – dois separados podem existir em um único estado, que mudará ao agir em um deles. Isso cria correlações entre os qubits.
Essas características quânticas podem ser controladas por scientists and could drastically speed up the time it takes for computers to perform certain calculations.
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