Computação Quântica: Estado da arte e breve futuro

Existe uma certa histeria em torno da "Computação Quântica" e do que ela poderá significar a curto prazo para as nossas vidas. Com efeito, tendo em conta que tanto daquilo que hoje fazemos é feito de forma digital, com computadores e que praticamente todas as comunicações entre computadores ocorrem de forma cifrada a emergência de uma nova geração de computadores, muito mais poderosa que a atual, capaz de quebrar mesmo as mais poderosas cifras arrisca-se a ter um efeito de um autêntico terramoto digital global. Imaginemos ainda que uma dada potência autoritária como a Rússia ou a China deitam mão, primeiro antes de todos, de uma tal tecnologia e que passam a conseguirem ler e entrar em todos os sistemas dos outros países e dos seus opositores internos para estarmos perante uma distopia gerida por computação quântica. Imaginemos ainda o que seria uma Inteligência Artificial erguida em torno de uma rede de computadores quânticos para entrarmos num domínio que ultrapassa mesmo os sonhos mais altos da ficção científica.

Felizmente: os computadores quânticos ainda não são práticos nem conseguem materializar, sequer, uma parte desta ameaça ou promessa (a opção correcta depende da tendência de cada um de nós para ser mais pessimista ou optimista). Dada a escala do investimento e a novidade do campo será de esperar que sejam os Estados e, dentro destes, provavelmente as agências de informação (como a NSA norte-americana ou o "3º Departamento" ou 3PLA do Exército Popular de Libertação chinês) a conduzirem as primeiras iniciativas realmente práticas de computação quântica. Pequim tem neste momento uma aparente vantagem no campo da Computação Quântica. Em meados de 2021 físicos da "University of Science and Technology of China" (USTC) com sede em Hefei (província de Anhui) publicaram um conjunto de artigos em que admitem terem realizado grandes avanços nesta área: a transmissão de um único fotão a mais de 300 km de fira (cem vezes mais do que qualquer tentativa anterior); o aumento de capacidade num computador quântico de 76 para 113 fotões detectados (o que permitiria uma velocidade de cálculo teoricamente superior a qualquer computador clássico). Num outro artigo, os cientistas chineses apresentam o Zuchongzhi, um computador quântico com 66 qubits supercondutores que resolveu um problema com 56 qubits (ou seja: igualando o feito do Sycamore da Google em 2019). O feito do Zuchongzhi é tanto mais notável porque confirma a viabilidade da computação quântica.

Apesar destes avanços, não é crível que uma tal máquina esteja comercialmente disponível na próxima década. Contudo, no fim da mesma, ou seja, por volta de finais de 2030 é possível que algumas das cifras de encriptação hoje em uso estejam ameaçadas por este tipo de computadores tal é a sua capacidade teórica. A resposta dos EUA a estes progressos chineses foi o investimento de $1.2 mil milhões de dólares (200 milhões por ano) na "National Quantum Initiative" (https://www.quantum.gov) lançada em 2018.

Para corresponder a estas iniciativas a Europa, também em 2018, lançou o "Quantum Technologies Flagship" (https://digita strategy.ec.europa.eu/en/policies/quantum-technologies-flagship) que, a dez anos, espera reunir mil milhões de euros mas que até setembro de 2021 tinha reunido apenas um financiamento de 152 milhões de euros em 24 projectos distintos. Estima-se que a China tenha investido dez mil milhões neste campo num valor anual desconhecido mas que deve ser muito superior ao investido por europeus e norte-americanos no mesmo período de tempo. Com os seus 56 qubits e 113 fotões detectados, o computador da USTC é o computador quântico mais poderoso do mundo. É verdade que, enquanto que na China esta pesquisa ocorre apenas dentro do contexto de institutos e de universidades estatais, nos EUA e na Europa o esforço envolve também parceiros privados e alguns muito poderosos e com grandes competências nesta área (como a IBM e a Google), mas existe um grande foco (e investimento em atenção e dinheiro) em Pequim, um esforço dos EUA para recuperar um atraso e um certo desnorte e falta de ambição na Europa.

A computação quântica ainda está na sua infância e até agora nenhum computador quântico foi capaz de resolver mais rapidamente um problema do que um computador clássico mas dada as quantidades de investimento e de equipas de investigação a trabalharem nesta área são de esperar grandes progressos nos próximos dez anos especialmente nos EUA e na China. Havendo que integrar este esforço na quebra das cifras AES o que seria, só por si, uma enorme vantagem para o primeiro país que o conseguisse fazer. É claro que o problema pode ser adiado aumentando simplesmente o tamanho das chaves AES (p.ex. para 512 bits) mas, a prazo, apenas a "encriptação quântica" poderá revelar-se à altura do desafio.

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