Andrew Lord, gerente sênior de pesquisa de redes ópticas da BT, discute como desafios significativos em vários setores podem ser resolvidos pela computação quântica em um futuro próximo.

A cada ano que passa, a computação quântica do futuro próximo fica mais próxima de ser implementada no mundo digital moderno. Até o momento, uma quantidade significativa de investimento foi feita em pesquisa e prototipagem, chamando a atenção de governos, especialistas em criptologia, empresas e o setor de segurança cibernética.

A computação quântica pode realizar cálculos simultaneamente em muitos bits de informação, resolvendo problemas inviáveis ​​por computadores convencionais. Isso tem implicações de longo alcance para a capacidade de resolver desafios que atualmente são considerados intratáveis ​​devido à sua complexidade inerente. A medição e análise de grandes quantidades de dados de saúde para possibilitar ações preventivas é apenas um exemplo de uma área que em breve poderá ser bastante transformada pela computação quântica.

No entanto, a computação quântica também traz questões sérias e profundas: principalmente sua ameaça potencial a muitas estruturas atuais de segurança da informação que protegem nossos dados hoje. A computação quântica do futuro próximo tem o potencial de quebrar a matemática que sustenta grande parte da criptografia atual usada para proteger redes. A criptografia sustenta a segurança de contas e transações bancárias, a privacidade de registros médicos, segredos comerciais e de segurança nacional e muitos outros aspectos da vida cotidiana.

Mas não é apenas um problema para o futuro. Proteger o tráfego criptografado é um problema premente porque os dados que requerem segurança de longo prazo podem estar sob risco de ataques de ‘armazenar hoje, quebrar depois’, onde os dados principais são armazenados agora e quebrados quando um computador quântico suficientemente poderoso está disponível. Isso tem implicações significativas para setores com dados altamente confidenciais e duradouros, que correm maior risco de serem explorados por invasores.

O quântico encontra o quantum

Felizmente, há tempo para evitar esta e outras ameaças semelhantes. Usando princípios de segurança baseados na distribuição de chaves quânticas, por exemplo, é possível proteger dados comerciais e pessoais confidenciais hoje e prepará-los para o futuro contra ataques de computadores quânticos. A capacidade da computação quântica do futuro próximo é tanto o agressor quanto o defensor.

Fundamentalmente, esta tecnologia emergente apresenta uma série de vantagens para uma variedade de indústrias, incluindo serviços financeiros, serviços profissionais, saúde e ciências da vida, governo e manufatura, ao mesmo tempo em que potencialmente muda os objetivos das preocupações estratégicas de segurança nacional.

Mas primeiro, alguns antecedentes

Simplificando, os computadores quânticos usam a lei da mecânica quântica para resolver problemas complexos demais para os computadores convencionais. A linguagem dos computadores de hoje é ‘bits’ binários. Todos os dados são reduzidos a um ou a zero – um ‘sim’ ou um ‘não’, um ‘desligado’ ou um ‘ligado’.

Isso limita fundamentalmente suas capacidades de resolução de problemas. Em vez disso, os computadores quânticos usam bits quânticos, ou ‘qubits’, que podem existir simultaneamente em estado zero e um, aumentando radicalmente o potencial de processamento de dados. A computação quântica pode ser imaginada como um processo em que os cálculos não se sucedem como na computação normal, mas ocorrem simultaneamente.

Portanto, a computação quântica do futuro próximo tem o potencial de desbloquear níveis inimagináveis ​​de poder de processamento. Usando qubits, os cálculos podem, teoricamente, ser realizados no tempo que um computador tradicional levaria anos para resolver.

Os ‘problemas intratáveis’ que os computadores quânticos foram projetados para resolver – desde criptografia de dados e segurança cibernética até logística avançada da cadeia de suprimentos e análise de dados exponencialmente mais rápida – têm muitas variáveis ​​interagindo de maneiras complicadas.

Por esta razão, há um crescente interesse na tecnologia por parte dos governos, bem como de vários setores em todo o mundo,

No Reino Unido, o governo tem uma ambição clara (conforme descrito na Estratégia Quantum Nacional) de desenvolver uma economia habilitada para quantum no Reino Unido, na qual as tecnologias quânticas se tornarão parte integrante do backbone digital do Reino Unido.

Isso desbloquearia a inovação para impulsionar o crescimento e ajudaria a construir uma economia próspera e resiliente, ao mesmo tempo em que contribuiria com um valor significativo para a prosperidade e a segurança do Reino Unido. Se olharmos para a Europa, podemos ver que eles já se comprometeram a construir redes quânticas nacionais e pan-europeias, e estamos satisfeitos em ver que o governo do Reino Unido está considerando construir uma rede nacional.

A computação quântica do futuro próximo pode ajudar a superar os desafios sociais

A simulação quântica é uma área em que a computação quântica do futuro próximo terá um impacto significativo. Nesta aplicação, a computação quântica modela moléculas complexas e simula suas interações e efeitos. Essas simulações podem reduzir radicalmente o tempo gasto pelas empresas químicas e farmacêuticas para desenvolver novos medicamentos e tratamentos.

No entanto, essa proficiência excede os limites dos computadores tradicionais, pois eles não podem fornecer simulações precisas, pois cada átomo interage com outros átomos de maneiras complexas. Muitos pesquisadores estão olhando para os computadores quânticos, pois são poderosos o suficiente para, eventualmente, modelar até mesmo as moléculas mais complexas do corpo humano.

Como resultado, o setor de saúde pode estar no limiar de ciclos de desenvolvimento de medicamentos mais rápidos e novas curas transformadoras, que são críticas em cenários do tipo pandemia. Se os computadores quânticos estivessem disponíveis e colocados em funcionamento no programa de desenvolvimento da vacina Covid-19, acredita-se que a tecnologia teria sido capaz de simular reações químicas no nível molecular, reduzindo rapidamente os possíveis candidatos à vacina de 10.000 compostos para algumas dezenas.

A otimização e a pesquisa são outro caso de negócios crítico que pode se beneficiar da computação quântica no futuro próximo. Quase todas as indústrias dependem da otimização de uma forma ou de outra. Ainda assim, questões virtualmente infinitas devem ser abordadas para otimizar a eficiência e a criação de valor dentro de uma empresa comercial, como onde priorizar a automação na linha de produção primeiro. Qual é a rota mais direta para esta frota de entrega?

No entanto, a computação tradicional é limitada apenas a fazer um cálculo complicado sequencialmente. Este é um processo demorado e caro considerando as muitas variáveis ​​de qualquer situação. Como os computadores quânticos podem trabalhar com múltiplas variáveis ​​simultaneamente, eles podem ser usados ​​para reduzir rapidamente o leque de respostas possíveis. Nesse ponto, a computação tradicional pode ser usada para se concentrar em uma resposta precisa.

A computação quântica do futuro próximo também tem o potencial de colaborar com algoritmos avançados, transformando assim o aprendizado de máquina em diversos setores e campos, como ciência do clima e automotivo.

Por exemplo, a computação quântica parece destinada a acelerar a entrega de veículos autônomos. Empresas como Ford e Volkswagen, bem como várias start-ups de mobilidade, estão executando dados de vídeo e imagem por meio de redes neurais complexas para alavancar a IA para treinar um carro para tomar decisões críticas de direção. A capacidade única dos computadores quânticos de realizar vários cálculos complexos com muitas variáveis ​​simultaneamente permite um treinamento mais rápido de futuros sistemas de IA.

Quantum: a próxima fronteira em segurança cibernética

Hoje, governos e empresas em todo o mundo estão investindo bilhões de dólares em pesquisa e desenvolvimento quânticos e, com avanços sendo feitos diariamente, a aplicação prática das tecnologias quânticas está aumentando.

Aqui no BT Group, estamos em uma jornada quântica. Hoje, estamos trabalhando em todas as tecnologias quânticas, desde comunicações quânticas até computação quântica, detecção e temporização, para explorar aplicações do mundo real.

Também estamos explorando o potencial da tecnologia quântica para fornecer conexões e comunicações seguras para alguns dos setores e indústrias verticais mais sensíveis à segurança. Por exemplo, no ano passado, lançamos um teste comercial ‘primeiro no mundo’ de uma rede de metrô quântica segura em Londres, com a EY se tornando o primeiro cliente e o HSBC se juntando recentemente.

A rede pode conectar vários clientes em Londres, ajudando-os a proteger a transmissão de dados e informações valiosas entre vários locais físicos usando a distribuição de chaves quânticas (QKD). A rede de Londres representa um passo importante para a construção de uma rede nacional para comunicações com segurança quântica.

Para o governo do Reino Unido, que muito recentemente estabeleceu suas ambições de desenvolver uma economia digital quântica, esse caso de uso é um exemplo claro de como a ciência e a tecnologia podem resolver com sucesso alguns dos grandes desafios enfrentados pela sociedade – especialmente quando se trata de fornecer comunicações totalmente seguras e criptografadas.

A pesquisa e o investimento contínuos em tecnologia quântica, onde o governo, a indústria e a academia se reúnem para resolver problemas do mundo real, são essenciais para o desenvolvimento da computação quântica em um futuro próximo.

Computação quântica: tornando possível o impossível

Não é exagero que todos os setores, desde engenharia até medicina e saúde, manufatura, finanças e segurança cibernética, serão significativamente afetados pelos avanços que essa tecnologia fará nos próximos anos.

Embora a indústria ainda esteja nos estágios relativamente iniciais de liberar o potencial da tecnologia quântica, vários inovadores importantes estão criando o impulso para tornar certas tecnologias, como a comunicação segura quântica, viáveis ​​em ampla escala comercial o mais rápido possível.

Fonte: Innovation News Network

Disponível em: https://www.innovationnewsnetwork.com/how-can-quantum-computing-of-the-near-future-overcome-challenges/35268/