Trabalho sobre computação Quântica

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INSTITUTO BENJAMIN CONSTANT

CURSO TÉCNICO EM INFORMÁTICA

JONATHAS DE ABREU MENDONÇA

NOVA GERAÇÃO DE ARQUITETURA DE COMPUTADORES

MANAUS

JULHO - 2016

JONATHAS DE ABREU MENDONÇA

COMPUTAÇÃO QUÂNTICA

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MANAUS

JULHO – 2016

RESUMO

A computação quântica surgiu em resposta às previsões de esgotamento da atual tecnologia da computação no início dos anos 80. Essa tecnologia é a nova proposta para o processamento de informações que teve início com o físico Richard Phillips Feynman, essa proposta trouxe informações da teoria clássica da informação, da ciência da computação e da física quântica, e tinha como base usar a física quântica para resolver problemas matemáticos de maneira mais eficiente, o que torna o processamento de dados muito maior do que os computadores que usamos usualmente.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        4

2. HISTÓRIA        5

3. COMPUTADOR QUÂNTICO        5

3.1 Estrutura de computadores quânticos        5

3.1.2 Comparação entre vetores quânticos e sua capacidade de memória        6

3.1.2 Capacidade de processamento        6

4. PRIMEIROS COMPUTADORES QUÂNTICOS        7

4.1 D-Wave one        7

4.2 D-WAVE TWO        8

5. CONCLUSÃO        10

REFERÊNCIAS        11

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1. INTRODUÇÃO

        A computação quântica é uma das maiores descobertas do século XX, seu estudo começou há mais ou menos 30 anos afim de melhorar o desempenho de computadores surgiu esse novo campo de pesquisa, que são manipuladas por meio das propriedades quânticas dos sistemas. Assim percebeu-se que a mecânica clássica era incapaz de explicar todos os fenômenos que ocorrem em partículas muito pequenas. A mecânica quântica é regida por probabilidades e incertezas.

        O computador quântico é um dispositivo que executa cálculos usando diretamente propriedades da mecânica quântica, como sobreposição e emaranhamento. Diversas descobertas ajudam a abrir caminhos que levam a outras tecnologias futuras, como a internet quântica que já vem sendo estudada. Na teoria esses super computadores podem ser implantados e o mais desenvolvido hoje em dia trabalho com poucos q-bits de informação, o principal destaque para essa tecnologia quântica é que podem ser resolvidos problemas de forma mais rápida e que computadores clássicos levariam um longo tempo o que torna impraticável.

2. HISTÓRIA

        As primeiras pesquisas sobre computação quântica começou na década de 50, aplicando as leis da física e da mecânica quântica nos computadores. Na década de 80 foi apresentado por Richard Feynman uma sugestão de que os computadores poderiam ser utilizados com sistema quântico o que aumentaria muito sua capacidade de processamento comparado a computadores comuns.

        Richard Feynman propôs um computador que extrairia da estrutura quântica da matéria seu poder de processamento, desde então físicos, matemáticos e cientistas da computação passaram a pesquisar o ganho que esses computadores poderiam trazer se fossem colocados em prática. Em 1985 Deustsch baseado na máquina de Turing criou uma máquina de Turing mas com circuitos quânticos assim desenvolveu os algoritmos quânticos que são compatíveis com qualquer concretização futura. Após 1944 um professor chamado Peter Shor desenvolveu o algoritmo de Shor, já no final da década de 90 Vazirani e Bernstein mostraram como construir uma máquina de turing Quântica universal, capaz de simular qualquer máquina de Turing. A grande descoberta para a computação quântica surgiu em 1994, quando Shor apresentou algoritmos quânticos eficientes para os problemas de fatoração em números primos e para se para se encontrar o logaritmo discreto, esses dois problemas são importantes porque alguns dos métodos criptográficos mais utilizados atualmente assumem que não há uma forma eficiente de resolvê-los.

3. COMPUTADOR QUÂNTICO

        Um computador quântico é um dispositivo que cálculos usando mecânica quântica, como sobreposição e interferência. Computadores quânticos podem ser implementados o mais desenvolvido atualmente é o D-wave Two que funciona com 512 qubits.

        A principal qualidade desses computadores está na possibilidade de resolver em tempo bem rápido alguns problemas que na computação clássica levariam um tempo que não pode ser praticado, como exemplo, a fatoração de números primos para números naturais, com a redução de tempo de resolução do problema possibilitará a quebra da maioria dos sistemas de criptografia usados atualmente.

3.1 Estrutura de computadores quânticos

        Enquanto um computador clássico tem um memória feita em bits e cada bit guarda um “1” ou um “0” de informação os computadores quânticos mantém um conjunto de qubits, cada qubit pode conter um “1”, um “0” ou ou uma sobreposição destes, sendo assim pode contar tanto um “1” quanto um “0” ao mesmo tempo. Com isso o qubit tem um número infinito de estados, não sendo possível diferencia-los com um número finito de medições. O que vale a um vetor de espaço bidimensional sobre números complexos.

3.1.2 Comparação entre vetores quânticos e sua capacidade de memória

        A capacidade de armazenamento de dados dos computadores quânticos leva vantagem pois pode armazenar muito mais dados em muito menos espaço, veja na tabela 1 abaixo como é a comparação entre o armazenamento.

Tabela 1

Quântico	Clássico
2 qubits	4 bits
3 qubits	8 bits
4 qubits	16 bits
5 qubits	32 bits
6 qubits	64 bits
7 qubits	128 bits
8 qubits	256 bits
9 qubits	512 qubits
10 qubits	1.024 bits
20 qubits	1.048.576 bits
30 qubits	1.073.741.824 bits
40 qubits	1.099.511.627.776 bits

Fonte: http://www.guiadacarreira.com.br/artigos/ciencia/computador-quantico-ciencia-computacao/