Os computadores já foram considerados tecnologia de ponta, acessível apenas a cientistas e profissionais treinados. Mas houve uma mudança sísmica na história da computação durante a segunda metade da década de 1970. Não foi só porque as máquinas se tornaram muito menores e mais poderosas, embora, claro, eles fizeram. Foi a mudança em quem usaria os computadores e onde:eles se tornaram disponíveis para todos usarem em sua própria casa.

Hoje, a computação quântica está em sua infância. A computação quântica incorpora alguns dos conceitos mais alucinantes da física do século XX. Nos E.U.A., Google, A IBM e a NASA estão experimentando e construindo os primeiros computadores quânticos. A China também está investindo pesadamente em tecnologia quântica.

Como autor de "Quantum Computing for Everyone, "com lançamento previsto para março, Eu acredito que haverá uma mudança análoga em direção à computação quântica, onde os entusiastas poderão brincar com computadores quânticos de suas casas. Essa mudança ocorrerá muito mais cedo do que a maioria das pessoas imagina.

Aumento dos computadores pessoais

Os primeiros computadores modernos foram construídos na década de 1950. Eles eram grandes, frequentemente não confiável, e pelos padrões de hoje, não particularmente poderoso. Eles foram projetados para resolver grandes problemas, como o desenvolvimento da primeira bomba de hidrogênio. Havia um consenso geral de que esse era o tipo de coisa para a qual os computadores eram bons e que o mundo não precisaria de muitos deles.

Claro, essa visão revelou-se completamente errada.

Em 1964, John Kemeny e Thomas Kurtz escreveram a linguagem BASIC. Seu objetivo era projetar uma linguagem de programação simples que fosse fácil de aprender e permitiria a qualquer pessoa programar. Como resultado, a programação não era mais apenas para cientistas altamente treinados. Qualquer um agora pode aprender a programar, se quiser.

Essa mudança na computação continuou quando os primeiros computadores domésticos apareceram no final dos anos 1970. Os entusiastas agora podem comprar seu próprio computador e programá-lo em casa. Pais e filhos podem aprender juntos. Esses primeiros computadores não eram muito poderosos e havia um número limitado de coisas que você poderia fazer com eles, mas tiveram uma recepção extremamente entusiástica.

Conforme as pessoas brincavam com suas máquinas, eles perceberam que queriam mais recursos e mais potência. Os fundadores da Microsoft e da Apple entenderam que o computador doméstico tinha um futuro brilhante.

Quase todo americano agora possui um laptop, tablet ou smartphone - ou todos os três. Eles passam muito tempo nas redes sociais, e-commerce e pesquisa na internet.

Nenhuma dessas atividades existia na década de 1950. Ninguém na época sabia que eles os desejavam ou precisavam. Foi a disponibilidade de uma nova ferramenta, o computador, que levou ao seu desenvolvimento.

Entrar quantum

Computação clássica, o tipo de computação que alimenta o computador em sua casa, é baseado em como os humanos calculam. Ele divide todos os cálculos em suas partes mais fundamentais:os dígitos binários 0 e 1. Hoje em dia, nossos computadores usam bits - uma palavra-chave de dígitos binários - porque eles são fáceis de implementar com interruptores que estão na posição ligado ou desligado.

A computação quântica é baseada em como o universo é computado. Ele contém toda a computação clássica, mas também incorpora alguns novos conceitos que vêm da física quântica.

Em vez dos bits da computação clássica, a computação quântica tem qubits. Contudo, o resultado de uma computação quântica é exatamente o mesmo de uma computação clássica:um número de bits.

A diferença é que, durante o cálculo, o computador pode manipular qubits de mais maneiras do que com bits. Ele pode colocar qubits em uma superposição de estados e emaranhá-los.

Tanto a superposição quanto o emaranhamento são conceitos da mecânica quântica com os quais a maioria das pessoas não está familiarizada. A superposição significa aproximadamente que um qubit pode estar em uma mistura de 0 e 1. O emaranhamento denota correlação entre qubits. Quando um de um par de qubits emaranhados é medido, isso mostra imediatamente o valor que você obterá ao medir seu parceiro. Isso é o que Einstein chamou de "ação fantasmagórica à distância".

A matemática necessária para uma descrição completa da mecânica quântica é assustadora, e esse conhecimento é necessário para projetar e construir um computador quântico. Mas a matemática necessária para entender a computação quântica e começar a projetar circuitos quânticos é muito menor:a álgebra do ensino médio é essencialmente o único requisito.

Computação quântica e você

Os computadores quânticos estão apenas começando a ser construídos. São máquinas grandes, pouco confiáveis ​​e ainda não muito poderosas.

Para que eles serão usados? A computação quântica tem aplicações importantes em criptografia. Em 1994, O matemático do MIT Peter Shor mostrou que, se computadores quânticos pudessem ser construídos, eles seriam capazes de quebrar os métodos atuais de criptografia da Internet. Isso estimulou a construção de novas maneiras de criptografar dados que podem resistir a ataques quânticos, lançando a era da criptografia pós-quântica.

Também parece que a computação quântica provavelmente terá um grande impacto na química. Existem certas reações que os computadores clássicos têm dificuldade em simular. Os químicos esperam que os computadores quânticos sejam eficientes na modelagem desses fenômenos quânticos.

Mas não acho que faça muito sentido especular sobre o que a maioria das pessoas fará com os computadores quânticos em 50 anos. Pode fazer mais sentido perguntar quando a computação quântica se tornará algo que qualquer pessoa possa usar em sua própria casa.

A resposta é que isso já é possível. Em 2016, A IBM adicionou um pequeno computador quântico à nuvem. Qualquer pessoa com uma conexão à Internet pode projetar e executar seus próprios circuitos quânticos neste computador. Um circuito quântico é uma sequência de etapas básicas que executam um cálculo quântico.

Não só o computador quântico da IBM é de uso livre, mas este computador quântico tem uma interface gráfica simples. É um pequeno, máquina não muito poderosa, muito parecido com os primeiros computadores domésticos, mas os amadores podem começar a jogar. A mudança começou.

Os humanos estão entrando em uma era em que é simples aprender e experimentar a computação quântica. Tal como aconteceu com os primeiros computadores domésticos, pode não estar claro que há problemas que precisam ser resolvidos com computadores quânticos, mas como as pessoas jogam, Acho que é provável que eles descubram que precisam de mais potência e mais recursos. Isso abrirá caminho para novos aplicativos que ainda não imaginamos.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.