Superposição, a interferência da medição e o entrelaçamento

Por: Camila Pontes (co-fundadora Brazil Quantum)

Acredito que você, assim como eu, ficou impressionado com os últimos posts contando um pouquinho mais do universo quântico, não é mesmo? Falamos um pouco sobre as aplicações das tecnologias quânticas, sobre o qubit e mostramos a você o início da diferença entre os computadores que temos hoje e os computadores quânticos. Mas as vantagens vão além do que já contamos!

Como você viu, o qubit tem uma característica probabilística que fornece aos computadores quânticos uma grande vantagem computacional quando comparado aos que temos hoje. Agora vamos entender quais outras características fazem com que o qubit seja tão superior (e tão mais difícil de ser produzido) do que o bit.

Superposição

Em um computador normal, o bit pode ter o valor 0 ou 1 como indicado na figura acima. Isso confere ao bit uma característica determinística. Dado um momento qualquer, você sabe que ele é 0 ou 1.

Para o qubit, temos mais possibilidades. Eles podem representar uma combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo! Isso é o que chamamos de superposição. Essa propriedade nos permite tentar diferentes modos de calcular a resposta de um problema e achá-las mais rapidamente.

Para problemas que demandam muito tempo — como os de otimização -, computadores quânticos conseguem achar a solução com menos operações que um computador clássico, pois ele consegue testar mais possibilidades ao mesmo tempo.

Interferência de medição

Agora que já entendemos que o qubit pode ter mais de um valor ao mesmo tempo, vamos falar sobre a interferência de medição. Esse fenômeno nada mais é do que o valor que obtemos ao tentar observar o qubit. Nesse sentido, ao realizarmos uma medição para saber qual é o seu estado, o qubit colapsa e se transforma ou em 0 ou em 1.

Você deve estar pensando que nós então perdemos todas as informações que tínhamos sobre ele antes, certo? É por isso que utilizamos a repetição de medição para saber o valor inicial do qubit. Dessa forma, a razão entre o número de vezes que obtivemos 0 e o número de vezes que obtivemos 1 nos revela o valor inicial do qubit.

Entrelaçamento

Em um computador tradicional, os bits são modificados sequencialmente. Isso quer dizer que, se precisarmos alterar dois dos nossos bits, precisamos necessariamente mudar um e depois o outro.

Até aí tudo bem, mas agora imagine que você quer virar dois objetos que estão separados fisicamente de ponta cabeça com um movimento só. Como você faria isso?

Na física clássica a resposta é: não faria! Contudo, quando pensamos nos qubits, nós conseguimos fazer essa modificação com apenas um movimento. Incrível! Isso tudo porque os qubits possuem uma característica chamada emaranhamento ou entrelaçamento. Apesar da palavra ser meio diferente, emaranhamento é esse conceito de você conseguir “ligar” dois objetos, nesse caso dois qubits, e alterar os dois (ou mais de dois!) com apenas um comando.

O emaranhamento é então uma ferramenta importantíssima dos computadores quânticos pois permite que nós façamos as ligações necessárias entre os qubits que queremos e com uma só ação conseguimos mudar o estado de todos eles.

Agora você percebe que todas essas características dão ao qubit muitas vantagens com relação ao bit clássico?

Se nós já desenvolvemos tantas tecnologias e avanços científicos com os bits, imagine a nova era quântica que está por vir! Faça parte dessa transformação!