A Era da Computação Quântica: Desafios no Armazenamento de Dados

A computação quântica processará enormes quantidades de informações. As cargas de trabalho podem incluir simulações diagnósticas e análises em velocidades muito maiores do que as computações existentes. Mas, para ser totalmente eficaz, a computação quântica precisará acessar, analisar e armazenar enormes quantidades de dados. Existe a expectativa de que a computação quântica será o próximo passo na evolução dos sistemas de TI. Assim como o processador multicore permitiu que os computadores executem várias tarefas em paralelo, os processadores quânticos serão um salto adiante no poder de computação e permitirão o desempenho de tarefas complexas em uma fração do tempo atualmente necessário. Os computadores quânticos, como o próprio nome indica, usam a mecânica quântica - o ramo da física relacionado às partículas atômicas e subatômicas - para superar as limitações dos sistemas de computador existentes. Os princípios da superposição de estados e do emaranhamento quântico possibilitam um método de computação diferente do utilizado atualmente. Um computador quântico pode potencialmente armazenar mais estados por unidade de informação - chamados de bits quânticos, ou qubits - e operar com algoritmos muito mais eficientes no nível numérico. Qubits são um sistema quântico mecânico de dois estados. No entanto, devido à superposição, eles também podem estar em ambos os dois estados - 1 e 0 ao mesmo tempo. Em um sistema de computador clássico, um bit teria que estar em um estado ou outro - 1 ou 0. A mecânica quântica permite que um qubit esteja em uma superposição coerente de ambos os estados simultaneamente, uma propriedade que é fundamental para a mecânica quântica e, portanto, para a computação quântica. No âmbito da computação quântica, o armazenamento de dados é um dos principais desafios, pois seus sistemas de armazenamento são inadequados para armazenamento de longo prazo devido à decoerência quântica, cujo efeito pode se acumular ao longo do tempo. A decoerência ocorre quando os dados de computação quântica são trazidos para estruturas de armazenamento de dados existentes e fazem com que os qubits percam seu status quântico, resultando em dados corrompidos e perda de dados. 'Bits quânticos mecânicos não podem ser armazenados por muito tempo, pois tendem a se extinguir e colapsar após um tempo', diz Martin Weides, professor de tecnologias quânticas na Universidade de Glasgow. 'Dependendo da tecnologia usada, eles podem colapsar dentro de segundos.' Em última análise, isso permitirá que os computadores quânticos processem tarefas complexas usando grandes conjuntos de dados muito mais rapidamente do que um computador clássico, especialmente nos campos de big data e reconhecimento de padrões. Por exemplo, os computadores quânticos têm aplicações potenciais na indústria farmacêutica, para rastrear moléculas maiores e mais complexas do que eram capazes anteriormente, e para mapear as interações complexas entre um produto farmacêutico e seu alvo pretendido.