Quântica baseada em luz: o futuro brilhante da computação quântica

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  Previsão Quantumrun
• 26 de fevereiro de 2024

Resumo do insight

Desenvolvimentos recentes na computação quântica baseada em luz sugerem uma mudança na tecnologia computacional, passando dos métodos tradicionais para o uso de partículas de luz para processamento. Esta mudança promete uma resolução de problemas mais eficiente e rápida em vários domínios e o potencial para benefícios ambientais devido à redução das necessidades energéticas. Estes avanços também levantam questões importantes sobre a segurança dos dados, a evolução do mercado de trabalho e a competitividade tecnológica global.

Contexto quântico baseado em luz

Vários desenvolvimentos têm ocorrido na computação quântica baseada em luz. A computação quântica baseada em luz, ou computação quântica fotônica, usa fótons (partículas de luz) para realizar cálculos. Em contraste, a computação tradicional utiliza circuitos elétricos e bits. Em junho de 2023, pesquisadores do MIT descobriram que nanopartículas de perovskita de haleto de chumbo podem produzir um fluxo consistente de fótons. Esses materiais não são apenas promissores para futuros painéis solares devido à sua leveza e facilidade de produção, mas também se destacam pelo seu potencial em tecnologias avançadas porque podem ser facilmente fabricados e aplicados em superfícies como o vidro.

Então, em Outubro de 2023, os cientistas chineses fizeram um grande avanço com o seu novo computador quântico baseado em luz, o Jiuzhang 3.0, que estabeleceu um novo recorde mundial ao detectar 255 fotões, superando em muito os 2.0 fotões do seu antecessor Jiuzhang 113. Este avanço permite que o Jiuzhang 3.0 tenha um desempenho um milhão de vezes mais rápido que o Jiuzhang 2.0 na resolução de problemas de amostragem de bósons gaussianos, um modelo matemático complexo usado na computação quântica. Notavelmente, o Jiuzhang 3.0 pode processar as mais complexas amostras de amostragem de bósons gaussianos em apenas um microssegundo, uma tarefa que o supercomputador mais rápido do mundo, o Frontier, precisaria de mais de 20 mil milhões de anos para ser concluído. 

Finalmente, em janeiro de 2024, cientistas japoneses anunciaram avanços significativos na eliminação da necessidade de temperaturas ultrabaixas exigidas pelas atuais máquinas quânticas baseadas em luz. Sua descoberta envolve uma fonte de "luz comprimida" de alto desempenho para transmissão de informações para construir um poderoso computador quântico até 2030. Este desenvolvimento oferece vantagens potenciais de escalabilidade e eficiência energética em relação a outros métodos, como computadores quânticos supercondutores e baseados em silício.

Impacto disruptivo

Espera-se que os avanços na computação quântica baseada em luz melhorem significativamente a eficiência e a velocidade computacional. A capacidade desta tecnologia de operar à temperatura ambiente reduz a necessidade de sistemas de refrigeração complexos, tornando-a mais ecológica e económica. O aumento da eficiência e a redução dos custos operacionais poderiam encorajar uma adopção mais ampla de tecnologias de computação quântica em vários sectores, acelerando a investigação e o desenvolvimento em inteligência artificial, ciência dos materiais e criptografia.

O desenvolvimento da computação quântica baseada na luz também pode levar a um acesso mais rápido e acessível a recursos computacionais avançados. Esta mudança poderá resultar numa maior segurança pessoal através de métodos de encriptação mais sofisticados para proteção de dados. Na educação, esses avanços podem proporcionar aos estudantes e investigadores novas ferramentas de aprendizagem e descoberta. Além disso, à medida que esta tecnologia amadurece, poderá criar novas oportunidades de emprego e planos de carreira na computação quântica e indústrias relacionadas.

Os governos provavelmente verão estes desenvolvimentos como uma oportunidade para melhorar as capacidades nacionais em ciência e tecnologia. Os investimentos na computação quântica baseada na luz podem aumentar a vantagem competitiva de um país nas indústrias e na investigação de alta tecnologia. Esta tecnologia também pode exigir atualizações nos quadros regulamentares, especialmente no que diz respeito à segurança dos dados, para enfrentar os novos desafios colocados pelas capacidades computacionais avançadas. Além disso, os governos poderão ter de promover parcerias entre o meio académico, a indústria e as instituições de investigação para aproveitar plenamente o potencial da computação quântica baseada na luz.

Implicações do quantum baseado em luz

Implicações mais amplas do quantum baseado em luz podem incluir: 

• Capacidades computacionais aprimoradas nos setores de pesquisa, levando a modelos climáticos e resultados de pesquisas sobre doenças mais rápidos e precisos.
• Acelerou a descoberta e o desenvolvimento de novos materiais e medicamentos, reduzindo o tempo e o custo de colocá-los no mercado.
• Aumento da procura por métodos de encriptação resistentes a quantum, levando a um aumento nos investimentos em segurança cibernética e à inovação em tecnologias de proteção de dados.
• Mudanças no foco educacional para a computação quântica e áreas relacionadas, criando novas oportunidades de aprendizagem e planos de carreira em tecnologias emergentes.
• Governos investindo em infraestrutura e educação de computação quântica, com o objetivo de obter uma vantagem competitiva na liderança tecnológica global.
• Mudanças na dinâmica geopolítica, à medida que as nações competem pelo domínio das capacidades de computação quântica, levando potencialmente a novas alianças e rivalidades.
• A democratização de recursos computacionais de alto nível, permitindo que pequenas empresas e instituições de pesquisa concorram com entidades maiores.
• Aumento de métodos computacionais energeticamente eficientes e ecológicos, contribuindo para a redução das pegadas de carbono na indústria tecnológica.
• Transformação de modelos de negócios em setores como finanças e logística devido à otimização avançada e capacidades de modelagem preditiva.
• Desafios legais e éticos decorrentes de capacidades computacionais avançadas, exigindo novas regulamentações e estruturas de governança.

Questões a considerar

• Como a integração da computação quântica baseada em luz em vários setores pode remodelar o mercado de trabalho?
• De que forma o avanço da computação quântica poderia afetar a segurança global dos dados?