O desenvolvimento da computação quântica teve início na década de 1950, com a intenção de integrar princípios da mecânica e física quântica na tecnologia computacional. Neste contexto, Richard Feynman, professor e pesquisador, em um evento no MIT em 1981, propôs o uso de sistemas quânticos em computadores para melhorar seu desempenho de processamento e em 1985, David Deutsch, da Universidade de Oxford, definiu o primeiro modelo de computador quântico, conhecido como Máquina de Turing Quântica, que seria capaz de emular outro sistema quântico. A partir daí outros avanços significativos ocorreram como em 1994, quando Peter Shor, no Bell Labs da AT&T em Nova Jersey, criou o Algoritmo de Shor, que permitia a fatoração de números grandes de forma muito mais rápida que os sistemas computacionais tradicionais. Atualmente, estamos vivendo uma corrida neste segmento, no qual empresas como a IBM, Google, Microsoft e mais recentemente a americana Atom Computing , se alternam nas posições de liderança em processamento quântico.
E como funciona a computação quântica?
De uma forma bem superficial, imagine o funcionamento da computação convencional como um interruptor de luz de um cômodo de uma casa que possui dois estados, ligado e desligado. Neste caso, a computação convencional possui como base o “bit”, que é a unidade de informação que consegue assumir apenas um dado por vez: falso ou verdadeiro (0 e 1), semelhante a luz ligada ou desligada de um quarto. Agora imagine o funcionamento da computação quântica, de maneira abstrata, como uma casa equipada com dimmers (dispositivo utilizado para controlar a intensidade da iluminação em um ambiente), no qual os cômodos podem ter infinitas combinações de luminosidade de forma simultânea e com uma regulação interligada de intensidade de luz entre os cômodos e não mais os dois estados (ligado ou desligado) como na computação convencional. Neste modelo, a sala poderia “”conversar”” com o quarto e os demais cômodos trocando informações sobre os níveis de intensidade de luz de cada um deles.
Por isso, a computação quântica permite o processamento simultâneo de inúmeras tarefas e aplicações para a resolução de sistemas complexos a níveis inimagináveis em épocas passadas. Esta particularidade da computação quântica faz com que um qubit (unidade básica de informação no lugar do bit) possa ser zero e um ao mesmo tempo e, além disso, em diferentes proporções. Para ter uma ideia, esta multiplicidade de estados possibilita que um computador quântico de apenas 30 qubits, possa realizar 10 trilhões de operações em vírgula flutuante por segundo, ou seja, cerca de 5,8 trilhões a mais do que a console PlayStation mais potente do mercado. Recentemente, a Atom Computing e a IBM ultrapassaram a marca dos 1.000 qubits com os seus processadores quânticos demonstrando uma corrida
Comparação entre a Computação Tradicional e Computação Quântica.
Mas qual o impacto da computação quântica na inteligência artificial?
A computação quântica busca complementar a computação convencional e não necessariamente substituí-la, tendo como objetivo a criação de máquinas para serem capacitadas o suficiente para realizarem cálculos complexos de maneira mais eficiente do que os computadores tradicionais.
Algoritmos desenvolvidos com arquitetura quântica podem processar informações a uma velocidade mais rápida do que os algoritmos convencionais e isso pode acelerar de forma substancial o treinamento de modelos de aprendizado de máquina para capacitar uma inteligência artificial, especialmente em sistemas complexos que envolvem grande volume de dados.
A evolução pode vir também em outros aspectos da IA, como logística, roteamento e design de sistemas pois será possível explorar simultaneamente múltiplas soluções mais rapidamente do que os modelos tradicionais. A computação quântica pode oferecer maneiras inovadoras de processar e analisar grandes quantidades de dados, o que é uma parte integral da IA. Isso inclui a capacidade de realizar análises complexas e extrair informações úteis de grandes conjuntos de dados muito mais rapidamente.
Em áreas da IA que requerem simulação de sistemas físicos complexos, como a química quântica e a biologia molecular, a computação quântica pode modelar interações em uma escala que os computadores clássicos não podem alcançar de forma eficiente. Isso pode ajudar a desenvolver novos medicamentos, materiais e tecnologias de maneira mais rápida e precisa.
A computação quântica pode fortalecer a segurança dos sistemas de IA, pois algoritmos quânticos são capazes de implementar protocolos de criptografia mais robustos, tornando os sistemas de IA mais seguros contra ataques cibernéticos.
Toda essa evolução ainda depende de avanços significativos na tecnologia quântica para serem totalmente realizáveis, pois a computação quântica ainda está em fase inicial de escalabilidade e ainda enfrenta desafios técnicos e práticos consideráveis. Contudo, o horizonte de desenvolvimento desta tecnologia demonstra uma evolução inspiradora, podendo trazer respostas em breve a problemas que ainda não possuem soluções dentro da nossa sociedade.