O mito do “testa tudo de uma vez”
Aula 10 de 23 do curso “Quântica”. Grátis, com animações e teste.
Um mito que até a mídia repete
Quase todo artigo diz: “Um computador quântico testa todas as opções ao mesmo tempo, por isso é bilhões de vezes mais rápido”. Parece lógico depois da aula de superposição, mas não é verdade. Se fosse tão simples, ele resolveria qualquer problema na hora. Na real, ele sabe anular com esperteza as respostas erradas, e só em problemas com uma estrutura matemática especial.
Por que “tudo de uma vez” é uma armadilha
O físico Scott Aaronson explica assim há anos. Sim, dá para criar uma superposição de todas as opções. Mas, se medir logo, você recebe uma opção aleatória. E uma opção aleatória você podia testar num notebook comum. Então é preciso um truque: montar a interferência para a resposta certa ser amplificada e as outras se anularem. Em 2016 Aaronson e o quadrinista Zach Weinersmith fizeram sobre isso o quadrinho SMBC “The Talk”, que os físicos ainda compartilham.
Grover: uma aceleração honesta
Em 1996 Lov Grover criou a busca quântica. Imagine uma base desordenada de um milhão de registros, e você precisa de um. Um computador clássico verifica o milhão no pior caso, meio milhão em média. O algoritmo de Grover precisa de uns 800 passos. É uma aceleração “raiz de N”: numa base cem vezes maior, só dez vezes mais passos. Forte, mas não instantâneo, e nada de “tudo de uma vez”. Vamos detalhar no nível de algoritmos.
Onde o ganho é enorme e onde é zero
O ganho exponencial, quando um problema de anos vira um de horas, só é conhecido para poucos problemas. Os principais: fatorar números grandes, do que depende parte da criptografia da internet, e simular moléculas e materiais. Há ganho moderado em busca e parte da otimização. Para jogos, vídeo, redes sociais e planilhas não há vantagem: um chip comum faz isso mais rápido e barato. E não há prova de que ele resolva rápido qualquer problema difícil.
Não um substituto, mas um acelerador
Um computador quântico não vai substituir seu notebook nem aparecer no celular. É melhor pensar nele como uma placa de vídeo: a CPU faz o trabalho comum e a GPU cuida de gráficos e redes neurais. Assim também o processador quântico, chamado QPU, recebe do computador comum só uma subtarefa específica, por exemplo calcular a energia de uma molécula, e devolve a resposta. As grandes empresas já colocam QPUs ao lado de supercomputadores e montam esquemas híbridos.
Como não cair nas manchetes
Em 2019 o Google anunciou que seu chip Sycamore resolveu em 200 segundos uma tarefa que um supercomputador levaria 10.000 anos. A IBM logo respondeu que uns 2,5 dias bastariam, e em 2022 cientistas chineses resolveram a mesma tarefa em cerca de 15 horas com 512 GPUs. E a tarefa foi feita sob medida, sem uso prático. Antes de se empolgar com uma notícia, passe pelas cinco perguntas do checklist. Cinco “sim” são raros, e tudo bem: a ciência anda em passos.
Teste-se
- O que há de errado na manchete “computador quântico testa todas as senhas de uma vez”?
Resposta certa: A medição dá uma resposta; para força bruta só há aceleração “raiz de N”. “Tudo de uma vez” é mito. Para adivinhar senha vale o Grover, que dá aceleração “raiz de N”, não invasão instantânea. - Uma startup promete um “acelerador quântico para Excel”. Como você avalia?
Resposta certa: Com ceticismo: para planilhas não há ganho quântico. Um notebook faz as contas comuns de planilha mais rápido e barato. Ganho quântico só existe para problemas específicos. - Qual pergunta do checklist derrubaria primeiro o recorde do Sycamore de 2019?
Resposta certa: Alguém precisa dessa tarefa?. A tarefa foi feita para a demonstração e não tinha uso prático. Além disso, métodos clássicos logo encurtaram a diferença.
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