As tecnologias quânticas têm vindo a moldar as infraestruturas digitais e a segurança cibernética da maior parte das organizações. Porém, não são novidade. Este tipo de tecnologia remonta ao desenvolvimento do poder nuclear e, no futuro, vai rapidamente tornar-se parte da rotina das empresas e dos seus respectivos fluxos de trabalho: ao ter por base os princípios da mecânica quântica, é possível aplicar-se à física quântica para realizar a maior parte das tarefas que são inviáveis para os sistemas clássicos.

A física quântica trata do estudo do comportamento da matéria e energia de menor escala (níveis atómico e subatómico). Esta ciência descreve o comportamento dos materiais de forma mais precisa do que a física clássica.

Por outro lado, a mecânica quântica é o estudo do comportamento das partículas minúsculas, algo que, quando comparado com o normal, é consideravelmente diferente. Conceitos como o de superposição e entrelaçamento estão na base dos fenómenos quânticos, e as suas diferentes tecnologias vão utilizá-los para desenvolver capacidades únicas e aprimoradas.

Se estes conceitos são importantes, é de igual importância saber o que os define. A superposição é a teoria que defende a existência simultânea de partículas subatómicas em diferentes estados. A aplicação deste conceito pode encontrar-se especialmente na computação quântica, já que, enquanto que os computadores digitais armazenam dados como bits, os computadores quânticos usam qubits. Este estado de superposição cria infinitas possibilidades, permitindo cálculos rápidos e simultâneos. 

Já o entrelaçamento é a conexão ou o entrelaçar de dois átomos entre si, apesar de se encontrarem separados fisicamente. Ou seja, se um dos átomos mudar as suas propriedades, o outro também muda automaticamente. Isto cria uma melhoria da segurança da comunicação, especialmente através de chaves criptográficas protegidas pela quântica, visto que é possível utilizar átomos entrelaçados para detectar interferências na transmissão de dados.

Estes conceitos basilares da tecnologia quântica já estão a ser estudados pelos cientistas a nível mundial. Isto significa que a tecnologia quântica vai conseguir desenvolver várias melhorias nos diversos setores do nosso dia a dia, como sistemas de navegação mais fiáveis, comunicações mais seguras e imagens médicas mais precisas. Assim, novos dispositivos, sistemas e novas capacidades vão desenvolver-se e até evoluir.

Apesar disso, é difícil saber quais serão aqueles que vão sofrer apenas uma simples evolução e quais serão aqueles que vão sofrer de uma evolução disruptiva, ou seja, uma revolução. 

As empresas proativas encaram esta diferença entre evolução e revolução como uma oportunidade de investimento, de forma a desenvolver as novas tecnologias.

Destacam-se agora quatro aplicações principais onde encontramos a tecnologia quântica: a computação quântica, na simulação de sistemas complexos, na comunicação quântica e nos sensores quânticos.

A computação quântica é definida por ter um grande potencial para resolver problemas complexos muito mais rápido do que os supercomputadores mais poderosos que existem hoje.

Como já foi referido anteriormente, isto acontece porque o computador quântico calcula as coisas de forma diferente: os computadores digitais utilizam bits para realizar os cálculos, ao contrário dos computadores quânticos, que usam qubits.

Os qubits oferecem uma maior velocidade para processar os dados, pois têm a capacidade de os testar todos ao mesmo tempo, conseguindo resolver problemas complexos que são virtualmente impossíveis de resolver pelos computadores digitais.

A segunda aplicação é na simulação de sistemas complexos. Um simulador quântico é um computador quântico com uma aplicação específica. Estes fazem com que a resolução de problemas de física do estado sólido, química quântica, ciência dos materiais e física de alta energia seja possível.

De seguida vem a comunicação quântica: aquela que assegura a conexão de dados através do entrelaçamento, já que o entrelaçamento de qubits permite ao estado de entrelaçamento das partículas corresponder até em longas distâncias. Esta comunicação é muito segura, pois qualquer tipo de interseção aos qubits é detectada – devido à preservação da superposição que impede a sua imitação.

Por fim, a última aplicação destas tecnologia é na criação de sensores quânticos que permitem uma medição de alta qualidade. Estes sensores conseguem detectar mudanças na temperatura, radiação, aceleração, tempo e campos magnéticos e/ou elétricos, isto porque são mais sensíveis e têm uma resolução mais alta do que os sensores clássicos, algo que vai permitir a medição de estruturas extremamente pequenas, como o ADN. Com o passar do tempo, isto vai levar ao melhoramento de sistemas de navegação, sistemas de radar e melhores técnicas de deteção médica.

Acompanhada de diversas aplicações, esta tecnologia vai contribuir para grandes evoluções no futuro, então, é necessário entender porque é que importa.

O impacto da tecnologia quântica vai ser transformativo. Esta tecnologia vai ajudar governos a nível mundial, por conseguir desenvolver diversos aspetos mais rapidamente: a velocidade computacional, de forma a resolver tarefas que demorariam séculos a resolver se dependessem de computadores clássicos; a segurança de dados, com a criação de métodos de criptografia de forma a proteger informação sensível; as descobertas científicas, com simulações de sistemas quânticos que aceleram as inovações em diversos ramos; e por fim, querem também desenvolver a resiliência das infraestruturas com sensores quânticos, devido às suas contribuições já mencionadas.

Mesmo que proporcione vários possíveis desenvolvimentos, esta tecnologia enfrenta desafios significativos, como manter a estabilidade dos hardwares, devido à sensibilidade dos qubits; a correção de erros; a escalabilidade, pois a construção de dispositivos quânticos com milhares de qubits é um grande obstáculo; e por fim, a escassez de talentos, devido à falta de engenheiros quânticos e físicos. Mesmo assim, de forma a haver uma evolução das tecnologias, estas dificuldades estão a ser ultrapassadas.

Apesar de estar numa fase muito inicial, o potencial a longo prazo da tecnologia quântica é notável, por isso, nesta próxima década, os cientistas esperam o surgimento de modelos híbridos de computação quântica clássica, a utilização de sensores quânticos para cuidados de saúde e utilização industrial, a utilização de redes quânticas para uma comunicação segura e, por fim, avanços na química, energia e inteligência artificial.

Para concluir, observa-se que a tecnologia quântica é algo promissor para o futuro, e que provavelmente estará muito presente em todo o tipo de ciências e indústrias. As aplicações destas tecnologias no mundo real estão cada vez mais perto. As redes quânticas estão dez vezes maiores do que na década passada, e muitos especialistas estimam que vão ser estabelecidas redes quânticas comerciais de grande escala entre os próximos dez a 15 anos, nos Estados Unidos.

Fonte da capa: Pinterest
Artigo revisto por: Eva Guedes