Computação Quântica, uma breve história

Não existe dúvida que a ciência da computação mudou completamente o espectro econômico do século passado, tendo seu ápice na internet no fim dos anos 90 e permitindo uma gama de novos tipos de transações, e-commerces, retail trading com pessoas podendo comprar e vender ações do sofá de sua casa num notebook, e agora mesmo num celular depois de talvez um dia depois da aceitação da sua conta no Broker. Porém, nos mesmos anos 90 um novo tema veio a florescer, um tema que nasceu nos anos 70 com Stephen Wiesner e depois foi explorado por Benioff, Feynman, Deutsch, e muitos outros autores até sua realização no começo nos anos 2000. Aqui darei apenas uma breve história de como esse tema tomou tanta proporção, e quais são os efeitos econômicos que essa tecnologia pode causar no futuro. O começo da teoria Foi Stephen Wiesner a primeira pessoa a publicar (tentar) um artigo sugerindo usar o spin (rotação) de partículas como fótons para representar 0’s e 1’s e assim gerar informação e computação. A ideia é que no processo de entanglement por exemplo (entrelaçamento quântico), pares EPR ligados A e B que estão entrelaçados, sempre vão ter rotações ortogonais uma com a outra, sempre quando você medir A e ela estiver para cima (na sua rotação) a B estará para baixo, sempre o contrário, dando o princípio da ortogonalidade. Isso é importante, pois sem a mesma seria impossível esse sistema funcionar. Outra propriedade é a superposição de partículas, em que a partícula A pode estar em ambos estados ao mesmo tempo no momento da medição, em que você deve usar uma função de probabilidade de densidade para entender os estados deste sistema, e outro ponto é o princípio da incerteza de Heisenberg, em que você não pode saber o momentum (massa vezes aceleração) e posição da partícula simultaneamente. Então você poderia representar funções de onda que possuem uma sequência de spins (rotações) com cada rotação representando ou 0 ou 1, e assim, por exemplo, se você quiser mandar uma mensagem de texto: “o gato está fora da caixa”, a sequência binária que representa essa mensagem estará representada na função de onda que será enviada para a pessoa (vamos usar Alice e Bob), em que Bob terá que reconstruir uma mensagem de Alice, afinal, é impossível clonar estados quânticos pelo Teorema da Não Clonagem. Wiesner sugere no seu artigo algo já nesse sentido, o que posteriormente ficou conhecido como “Quantum Teleportation”, ou Teleportação Quântica. Talvez uma dos papers mais importantes mesmo antes de Wiesner (e corrobora com o de Toffoli) é o de Charles Bennet sobre computação reversível, chamado “Logical reversibility of computation”, em que ele sugeriu um exemplo clássico de computação reversível, na forma que o RNA funciona, sabendo que de fato biologia molecular consiste de algoritmos usando as 4 bases de nucleotídeos (Adenina, Citosina, Guanina e Timina), e que o RNA precisa usar reversibilidade em certos contextos, ele diz: > “A enzima pode, portanto, ser comparada a uma simples máquina de Turing copiadora de fita que fabrica sua fita de saída em vez de simplesmente escrever nela. A cópia de fita é uma operação logicamente reversível, e a RNA polimerase é termodinâmica e logicamente reversível” (Bennet, 1973). E outro exemplo: > “A polinucleotídeo fosforilase catalisa a reação do RNA com fosfato livre (mantido em alta concentração) para formar monômeros de nucleotídeo fosfato. Assim como a reação da polimerase, essa reação é termodinamicamente reversível” (Bennet, 1973). E se isso era possível biologicamente (sendo que o DNA é basicamente uma Máquina de Turing), então seria possível realizar uma Máquina de Turing Reversível, e a computação quântica é um dos exemplos onde isso se mostrou possível posteriormente. Nos anos 80 Wiesner não conseguiu publicar seu artigo de primeiro, na verdade, demorou mais de 10 anos para ele ser aceito e publicado (com um empurrão do Charles Bennet ainda que era amigo dele), a verdade é que os que revisaram o artigo não entendiam realmente do que se tratava, pois ele no fim falava de física e o jornal era de ciência da computação. Porém, no começo dos anos 80 artigos importantes foram publicados nesse tema. Como o de Paul Benioff em 1980 sobre Quantum Turing Machines, mostrando