Como finalmente entender a computação quântica

A computação quântica parece estar nos noticiários com bastante frequência atualmente. Você provavelmente já viu chips quânticos espalhados pelo seu feed e seus estranhos sistemas de resfriamento estilo steampunk nas páginas de revistas e jornais. Os políticos e os líderes empresariais também estão cada vez mais salpicando os seus anúncios com a palavra “quântica”. Se você está um pouco confuso com tudo isso, este é um bom ano para tomar uma resolução de Ano Novo e finalmente descobrir o que é a computação quântica.

Este é um objetivo ambicioso e o momento certamente faz sentido. A indústria da computação quântica alcançou muitas conquistas científicas no ano passado, e o campo é agora altamente valorizado mais de US$ 1 bilhão – um número que se prevê duplicar nos próximos dois anos. Mas onde quer que haja dinheiro e interesse crescente, certamente haverá muito entusiasmo.

Muitas questões permanecem sobre quando ou como os computadores quânticos serão capazes de superar os computadores convencionais. Matemáticos e teóricos poderão ser capazes de responder a algumas delas, mas a nossa melhor aposta poderá ser construir um computador quântico melhor e, bem, brincar com ele. No entanto, não é fácil: não existe um amplo consenso sobre como construir um computador quântico melhor.

Para piorar a situação para os curiosos sobre a computação quântica, a mecânica quântica é realmente difícil de entender. Os físicos ainda não concordam sobre como exatamente devemos entender fenômenos quânticos estranhos, como superposição ou emaranhamento. Mas são essas propriedades estranhas que constituem um ingrediente importante na computação quântica.

Se isso parece opressor, você não está sozinho. Mas acredito que esses obstáculos não são intransponíveis. Basta olhar para as crianças.

Eu era professor do ensino médio e sempre havia alguns alunos na minha turma esperando depois das aulas para fazer perguntas técnicas surpreendentes sobre computação quântica. Eles são curiosos, e isso basta para que aprendam a fazer ótimas perguntas, mesmo quando seu domínio de matemática e física não é muito avançado. Um ano, um aluno me abordou depois de concluir um curso on-line de computação quântica durante o verão, apenas por diversão, e na verdade ele sabia mais sobre como escrever código de computador quântico do que eu! Passamos o ano seguinte trabalhando em aulas que eu deveria dar apenas para estudantes universitários.

Há alguns meses, descobri outro buscador de conhecimento quântico que começou jovem. Um YouTuber de 9 anos chamado Kai apresenta um podcast chamado Criança Quânticaonde ele faz perguntas sobre computadores quânticos a alguns dos maiores especialistas do mundo, enquanto mais de 88.000 assinantes assistem e aprendem com ele.

A anfitriã de Kai é sua mãe, Katia Moskvitch, uma física com uma longa carreira em redação científica. Moskvitch trabalha na Quantum Machines, uma empresa que fabrica dispositivos de computação convencionais que ajudam os computadores quânticos a funcionar, então ele conhece bem o setor. Kai traz muita curiosidade e entusiasmo ao podcast e tem o privilégio de fazer perguntas a pessoas que desempenharam um papel importante na formação de nossas ideias modernas sobre a computação quântica.

Peter Shor formulou o algoritmo de computação quântica mais famoso e juntou-se ao podcast para conversar com Kai sobre o que os computadores quânticos têm a ver com a melhoria da sustentabilidade e o combate às mudanças climáticas. O ganhador do Nobel e ex-secretário de Energia dos EUA, Steven Chu, apareceu no mesmo episódio. O cientista da computação Scott Aaronson, um influente especialista em algoritmos de computação quântica, conversa com Kai sobre se a mecânica quântica torna possível a viagem no tempo e se uma ideia tão fantasiosa pode, em teoria, ter algo a ver com a computação quântica. John Preskill, outro físico cujo trabalho influencia a forma como medimos o sucesso dos computadores quânticos hoje, fala sobre computação quântica e robótica com o especialista em robótica Ken Goldberg.

Para ser claro, The Quantum Kid não fornecerá necessariamente um conhecimento matemático aprofundado da computação quântica, mas é um bom começo e uma maneira interessante de ouvir alguns dos maiores nomes da área. A maioria dos episódios aborda os fundamentos da mecânica quântica, como estados de superposição ou o princípio da incerteza de Heisenberg, mas para realmente entendê-los em detalhes, recomendo ler mais, talvez em uma publicação como Novo Cientista.

O valor e o charme de The Quantum Kid reside no fato de Kai fazer as perguntas que você poderia ter se tudo o que você sabe sobre computadores quânticos é que eles são especiais e potencialmente muito poderosos. Em outras palavras, se você finalmente decidiu entender os computadores quânticos, mas sente que não sabe nada, Kai está aqui para lhe dizer para ficar curioso e fazer perguntas. (Eu também ficaria feliz em ajudar a guiá-lo através do espinhoso mundo quântico.)

Os computadores quânticos poderiam nos ajudar a explorar o espaço ou viajar no tempo? Podem ajudar-nos a construir robôs mais inteligentes e a combater as alterações climáticas? Iremos usá-lo para melhorar a navegação aérea ou criar materiais que atualmente parecem fantasia? As respostas a essas perguntas são complexas, cheias de nuances e cheias de incerteza. Explicando que uma criança agressiva de 9 anos precisa de clareza e gentileza, algo de que os espectadores de The Quantum Kid também se beneficiarão. Gostei de ouvir Peter Shor dizer repetidamente que os computadores quânticos existentes, em geral, não são poderosos o suficiente para mudar o mundo sem diminuir completamente o entusiasmo de Kai.

No primeiro episódio, o físico Renato Renner diz a Kai que “Você vai crescer com novas máquinas que têm potencial para fazer coisas novas e terá que descobrir como usá-las”, o que dá um tom otimista e voltado para o futuro ao podcast que é repetido por muitos de seus convidados.

Esta é também a atitude certa a adotar em qualquer projeto de aprendizagem quântica que você possa embarcar este ano – uma mistura do entusiasmo, imaginação e curiosidade de Kai e da experiência fundamental e diferenciada de seus convidados. A computação quântica é complicada e repleta de advertências, mas mostra o quão nova é, e o que poderia ser mais emocionante? E se uma criança de 9 anos se identifica, você também pode tentar.