Contagem decrescente para o Dia-Q - Parte 1 por @apruden08 A computação quântica aproveita a mecânica quântica, a teoria física mais precisa já criada pela ciência. Desde que o físico Richard Feynman propôs o conceito pela primeira vez em 1981, os computadores quânticos passaram da teoria para a realidade, com múltiplos protótipos funcionais disponíveis hoje. A sua realização nas menores escalas foi um triunfo teórico. No entanto, essas máquinas de primeira geração são rudimentares em comparação com até mesmo o hardware clássico de nível consumidor. Para que os computadores quânticos sejam relevantes, eles devem escalar. Embora os chamemos de "computadores", os computadores quânticos diferem fundamentalmente da máquina clássica que você está usando para ler isto. Compreender os princípios fundamentais da mecânica quântica, e em particular como ela difere das nossas noções clássicas de computação, é crítico para entender o potencial de um computador quântico e os desafios de construir um. Este post é o primeiro de uma série de cinco partes que fornecerá uma compreensão fundamental da computação quântica e uma metodologia para estimar o cronograma para um computador quântico relevante criptograficamente. Esta base fornecerá, em última análise, uma estrutura para avaliarmos realisticamente o cronograma para o Dia-Q e entender quanto tempo temos para nos preparar. Diferenças Fundamentais Entre Computação Clássica e Quântica Enquanto os computadores clássicos operam com conceitos lógicos relativamente simples, os computadores quânticos dependem de princípios da mecânica quântica que desafiam nossas intuições cotidianas sobre informação. Conceitos como superposição, entrelaçamento, interferência e o teorema da não-clonagem conferem aos computadores quânticos propriedades radicalmente diferentes em comparação com os computadores clássicos e, portanto, capacidades e limitações diferentes. Aqui estão alguns aspectos-chave da mecânica quântica que definem inerentemente um computador quântico: Superposição - Na mecânica quântica, as partículas não ocupam estados definidos como os bits clássicos. Em vez disso, elas existem em uma superposição, ou uma combinação linear de estados possíveis, descrita por uma função de onda. Esta função de onda codifica todos os estados possíveis do sistema que está descrevendo. Concretamente, enquanto um bit clássico representa definitivamente 0 ou 1, um qubit pode estar em uma superposição de ambos simultaneamente. O resultado que você obtém ao medir depende de uma distribuição de probabilidade derivada da função de onda. Em outras palavras, a superposição permite que um qubit codifique um espaço de estados muito mais rico do que um bit clássico, que é o que confere à computação quântica seu potencial exponencial. Este ponto é crucial para entender um dos principais desafios na construção de um computador quântico. Na computação clássica, a medição é passiva, pois ler a memória não a altera. Mas na mecânica quântica, o ato de medir um sistema colapsa uma superposição em um estado definido. Para obter uma vantagem significativa de um computador quântico, essa superposição deve ser cuidadosamente preservada até o momento certo. Entrelaçamento - Na mecânica quântica, as partículas podem estar entrelaçadas, o que significa que seus estados se tornam vinculados de tal forma que devem ser descritos como um único sistema. Mesmo quando separadas por grandes distâncias, o resultado da medição de uma partícula está correlacionado com (ou até mesmo determinado pelo) o estado da outra. Em outras palavras, o entrelaçamento é um tipo especial de superposição que abrange múltiplas partículas. É uma das características-chave que permite que os computadores quânticos escalem exponencialmente, mas também uma das mais frágeis de manter ao longo do tempo e/ou distância. Interferência – Uma das principais diferenças entre probabilidades quânticas e clássicas reside no conceito de interferência. Em sistemas clássicos, as probabilidades simplesmente se somam (por exemplo, ao lançar duas moedas, há 25% de chance para cada resultado). Mas na mecânica quântica, as amplitudes (os componentes da função de onda) podem interferir umas com as outras antes da medição. Essas amplitudes podem reforçar (interferência construtiva) ou cancelar (interferência destrutiva), dependendo de suas fases relativas. Os computadores quânticos podem explorar esse fenômeno para "guiar" um cálculo em direção às respostas corretas. Em vez de apenas explorar todos os caminhos em paralelo, um algoritmo quântico é projetado para que respostas erradas interfiram de forma destrutiva e se cancelem, enquanto caminhos desejáveis que levam a respostas corretas interfiram de forma construtiva e dominem o resultado final. Sem essa capacidade de amplificar resultados corretos e suprimir os incorretos, a computação quântica não ofereceria vantagem sobre abordagens clássicas aleatórias. Teorema da Não-Clonagem - Como a leitura tem um impacto direto no sistema, ao colapsar superposições em estados definidos, é impossível "copiar" estados quânticos. Este é o teorema da não-clonagem. ...