Pioneiros Quânticos: Paul Benioff!

Em 1981, um físico do Argonne National Laboratory, Paul Benioff, foi o primeiro a aplicar os princípios da física quântica à computação, teorizando sobre a criação de uma máquina de Turing quântica. Essa figurinha querida da computação quântica pode ser encontrada no linkedin, neste link, e apesar de estar aposentado, quem sabe não seja possível trocar umas palavrinhas com o gênio?

Paul Benioff em foto, provavelmente lendo este nosso blog 🙂

Benioff deixou dezenas de artigos escritos sobre diversos aspectos da computação quântica, e muitos podem ser lidos nos links que seguem:

• Artigos de Benioff no site da Argonne National Lab
• Artigos de Benioff no site Arxiv

Em 2016 um simpósio em homenagem as suas contribuições foi realizado em Argonne, com o nome “Quantum Computing: Beginnings to Current Frontiers”. As mais importantes contribuições de Benioff para a computação quântica foram 3 artigos escritos no início da década de 80, foram eles:

• The computer as a physical system: A microscopic quantum mechanical Hamiltonian model of computers as represented by Turing machines

Neste artigo, Benioff desenvolveu o primeiro modelo quântico com mecânica hamiltoniana para uma máquina de Turing.

• Quantum mechanical Hamiltonian models of discrete processes that erase their own histories: Application to Turing machines

Neste artigo, Benioff estendeu o seu trabalho anterior.

• Quantum mechanical hamiltonian models of turing machines

Neste artigo, Benioff  também estendeu o seu trabalho anterior.

Estes 3 artigos da década de 80 formaram a fundação teórica em que se desenvolveu a computação quântica. Então, aqui fica a nossa homenagem a este grande gênio que foi (e é ainda!) Paul Benioff, e suas contribuições para o campo da computação quântica!

Não percam os nossos próximos artigos da série dos pioneiros quânticos!

A base da computação quântica: A física Quântica

O físico, espiritualista e esotérico Laércio Fonseca, criou uma série de 4 vídeos em seu canal no youtube, explicando os conceitos básicos da física quântica, que é a base para o entendimento da computação quântica.

• Primeiro vídeo:

No primeiro vídeo é explicado que Planck estudava a radiação eletromagnética e a emissão de energias dessas radiações, quando descobriu que a energia emitida por uma onda eletromagnética, é emitida em pulsos, ou pacotes. Quando um elétron que se encontra em um estado de energia, decai para um estado anterior, emite uma onda eletromagnética, um fóton, e essa energia é diretamente proporcional à frequência do fóton da radiação emitida. Esta radiação eletromagnética se comporta como uma onda, podendo ser descrita por uma onda senoidal. Este pacote de energia emitido foi batizado por Albert Einstein como “quantum”, dando origem ao conceito básico da física quântica.

• Segundo vídeo:

No segundo vídeo, o principio da incerteza de Heisenberg é explicado. Na física clássica, conhecendo-se as condições inicias de um sistema, podemos utilizar equações, sabendo a sua posição inicial, energia envolvida no sistema, os intervalos de tempo, a massa do objeto envolvido e sua velocidade, para determinar o seu comportamento. No entanto, quando tentamos medir a massa, a posição e a velocidade de um elemento quântico, como por exemplo um elétron, não conseguimos ter uma rigorosa precisão e sempre teremos erros ao medirmos os parâmetros desses objetos. No mundo quântico, sempre que tentamos medir a posição e a velocidade de um elemento quântico, como um elétron, nós interferimos nas propriedades destes elementos quânticos, no caso do elétron, e essas interferências comprometem a precisão que encontramos na física clássica, reduzindo-a à probabilidades.

Com isso, o princípio da incerteza de Heisenberg nos diz que a incerteza nas medições, e os erros associados a essas imprecisões nos conduzem a um universo probabilístico de medições e parâmetros. Curiosamente, Einstein era crítico das ideias quânticas.

Tecnologias Quânticas

Além do bem sucedido experimento da IBM, com o seu projeto “IBM Q”, diversas outras tecnologias tem sido pesquisadas, com o objetivo de se criar as bases para os futuros computadores quânticos.

Em seu livro, “Quantum Computers“, o autor PhD Jon Schiller argumenta sobre as possíveis tecnologias para se construir um computador quântico. Entre elas, temos:

• Computadores baseados em supercondutividade com tecnologias SQUID.
• Computadores baseados no aprisionamento de íons.
• Computadores baseados em tecnologias óticas.
• Computadores baseados em redes óticas.
• Computadores baseados em Topologia, empregando quasipartículas Anyons.
• Computadores baseados em pontos quânticos, via o modelo Loss–DiVincenzo.
• Computadores baseados em ressonância magnética nuclear com moléculas em solução.
• Computadores de NMR em estado sólido via o modelo Kane quantum computer.
• Computadores baseados no emprego de elétrons em computadores quânticos de hélium.
• Computadores baseados no emprego de “Cavity quantum electrodynamics“.
• Computadores baseados no emprego de moléculas baseadas em imãs.
• Computadores baseados no emprego de Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica via o emprego de Fulereno.
• Computadores baseados no emprego de diamantes via “Nitrogen vacancy center”.
• Computadores baseados no emprego do Condensado de Bose-Einstein.
• Computadores baseados no emprego da Spintrônica.
• Computadores baseados no emprego de “Adiabatic quantum computation”.
• Computadores baseados no emprego de Cristais.
• Computadores baseados no uso de “rare earth metal ion doped inorganic”.
• Computadores baseados no uso de transistores com seqüência de computadores quânticos com arrasto de buracos positivos usando uma armadilha eletrostática.

Para maiores informações, o livro “Quantum Computers” está disponível na Amazon.

Fontes:

• Quantum Computers, Jon Schiller

Resenha do livro “Computação Quântica: Iniciação e introdução”

O livro “Computação Quântica: Iniciação e introdução“, de Márcio Pulcinelli, é uma das poucas publicações sobre a temática da computação quântica em português, voltado para o público geral, sem a necessidade de conhecimentos prévios na área.

Com pouco mais de 30 páginas, o livro disponível na Amazon, está estruturado em 6 principais seções:

• Entendendo a Física Quântica:

Neste capítulo, o autor traça um panorama da física que deu origem à computação quântica, isto é, fala um pouco sobre o histórico da física do início do século XX, mencionando os seus principais personagens, Planck, Bohr, Einstein e Heisenberg.

• Superposição Quântica:

Neste capítulo, o autor fala um pouco sobre o estranho fenômeno da Superposição Quântica, fenômeno este que já falamos no nosso blog, neste post.

• Emaranhamento Quântico:

Neste capítulo, o autor fala um pouco sobre outro estranho fenômeno da Mecânica Quântica, no caso, sobre o Emaranhamento Quântico, ou o chamado “efeito fantasmagórico à distancia“, conforme Einstein gostava de chamar.

• Computação Quântica:

Neste capítulo o autor introduz as noções básicas sobre o que é a computação quântica.

• Bits Quânticos – Qbits:

Neste capítulo, o conceito do bit quântico, Qbit, é explanado.

• Portas Lógicas Quânticas:

Por fim, neste capítulo o autor apresenta algumas portas lógicas quânticas, dando exemplos com a porta quântica not.

O livro “Computação Quântica: Iniciação e introdução” é um texto de agradável leitura e de fácil compreensão. Por ser um livro curto, o autor apresenta os tópicos de forma introdutória, voltando-se para o público leigo e curiosos de uma forma geral. É uma boa porta de entrada para a temática da computação quântica e para leituras mais aprofundadas relativas aos seus espinhosos aspectos.

Justin Trudeau e a Computação Quântica!

O mundo ficou perplexo, em abril de 2016, quando o primeiro ministro do Canadá, Justin Trudeau, deu uma aula sobre computação quântica ao ser questionado por um repórter incrédulo, durante uma visita ao Perimeter Institute for Theoretical Physics.

O vídeo fala por si só, e fica o apelo para políticos mais antenados e versados em ciência e computação, especialmente a computação quântica e demais tecnologias inovadoras!!!

Abraços a todos!

IBM Quantum Experience: Programação quântica!

Em maio de 2016, a IBM lançou oficialmente o seu incrível programa, “IBM Quantum Experience“, um ousado programa que deu acesso ao processador quântico de 5 qubits da IBM, para milhares de pessoas ao redor do mundo. Utilizando um processador quântico via nuvem, 40 mil pessoas, entre cientistas, estudantes, amadores, entusiastas, hobistas, entre outros, realizaram 275 mil experimentos na plataforma da IBM. Cientista de mais de 100 países utilizaram o serviço, gerando 15 artigos científicos, disponíveis no site arxiv. A relação completa de artigos está publicada em um post no nosso blog.

Um vídeo introdutório sobre o assunto pode ser visto aqui:

A IBM gerou um vídeo muito interessante e simples, com um tutorial introdutório, sobre a utilização da plataforma. Na plataforma, temos acesso direto ao processador de 5 qubits desenvolvido pela IBM, que está localizado em seu laboratório na cidade de N.Y. nos Estados Unidos. Através da plataforma, podemos montar algoritmos e experimentos, combinando portas lógicas quânticas virtuais, endereçando-as a bits quânticos, criando uma lógica para algoritmos famosos, como o algoritmo de busca de “Grover” que é mostrado como exemplo no vídeo, assim como podemos montar os nossos próprios experimentos e algoritmos, atestando a eficiência da computação quântica. Vejam o vídeo:

A IBM prevê o futuro da computação quântica especialmente com experimentos no campo da química. Como Richard Feynman disse em suas famosas palestras em 1982, para simular os diversos aspectos da natureza, levando em consideração as suas propriedades físicas mais elementares, como as previstas na mecânica quântica, um computador quântico seria necessário. Este sonho de mais de 30 anos começa agora a ficar disponível para todos aqueles que se interessarem em utilizar o serviço da IBM. Este vídeo fala mais sobre as possibilidades que a IBM vislumbra: