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Processador quântico ampliável fatora seu primeiro número

Processador quântico ampliável fatora seu primeiro número
Os fatores primos de 15 podem ser calculados de cabeça. Mas pegue um número maior - 91, por exemplo - e você já irá precisar de papel e lápis. E o que dizer de números com 200 dígitos? [Imagem: Jose-Luis Olivares/MIT]

Algoritmo de Shor

Pesquisadores do MIT (EUA) e da Universidade de Innsbruck (Áustria) construíram um processador quântico de cinco átomos presos em uma armadilha de íons e acionados por laser.

Mas a grande novidade é que esse sistema de poucos qubits pode ser ampliado para construir um computador quântico maior e mais rápido, capaz de fatorar números gigantescos.

O processador quântico usa pulsos de laser para controlar cada átomo e fazê-los executar o algoritmo de Shor, um algoritmo quântico que calcula os fatores primos de um número grande de forma muito mais eficiente do que um computador clássico.

Até agora se acreditava que esse algoritmo dependesse de um processador com um grande número de bits quânticos. Várias equipes já tentaram implementar o algoritmo de Shor em vários sistemas quânticos, mas nenhum deles foi capaz de fazê-lo com tão poucos qubits - e de uma forma escalável.

Problema da fatoração

Fatorar números muito grandes é tão difícil que essa operação é a base para muitos esquemas de criptografia para proteger cartões de crédito, transações bancárias e outros dados confidenciais. Acredita-se que um único computador quântico possa facilmente condenar todos esses esquemas de segurança à obsolescência usando centenas de qubits trabalhando em paralelo.

Processador quântico ampliável fatora seu primeiro número
A Dra. Tanja Lange diz que qualquer informação que deva ser guardada por pelo menos 10 anos já deveria estar usando técnicas de criptografia pós-quântica. [Imagem: Bart van Overbeeke/TUE]

Para começar, o processador quântico de cinco qubits consegue fatorar o número 15. Parece pouco, porque os fatores primos de 15 - 3 e 5 - podem ser calculados de cabeça. Mas pegue um número maior - 91, por exemplo - e você já irá precisar de papel e lápis. Números usados em criptografia podem ter 200 dígitos, o que hoje leva dois anos para calcular usando centenas de computadores operando em paralelo.

"Nós demonstramos que o algoritmo de Shor, o algoritmo quântico mais complexo conhecido até hoje, é realizável (...) Tudo que você tem a fazer é ir no laboratório, aplicar mais tecnologia, e você deverá ser capaz de fazer um computador quântico maior," diz Isaac Chuang, membro da equipe.

"Ainda custaria uma quantidade enorme de dinheiro para construir esse computador - você não vai construir um computador quântico e colocá-lo sobre sua mesa tão cedo. Mas agora é muito mais um esforço de engenharia, e não uma questão de física básica," ressalvou Chuang.

Bibliografia:

Realization of a scalable Shor algorithm
Thomas Monz, Daniel Nigg, Esteban A. Martinez, Matthias F. Brandl, Philipp Schindler, Richard Rines, Shannon X. Wang, Isaac L. Chuang, Rainer Blatt
Science
Vol.: 351, Issue 6277, pp. 1068-107
DOI: 10.1126/science.aad9480




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