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Um computador quântico é uma máquina capaz de manipular informação armazenada em sistemas quânticos.

Das aplicações possíveis para uso desses computadores está simular sistemas extremamente complexos que levariam tempos de processamento impraticáveis em computadores eletrônicos como a fatoração de grandes números, sistemas biológicos, meteorológicos, astronômicos, moleculares, etc.

Teoricamente, os computadores quânticos poderiam executá-la muito mais rapidamente.

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Para entender onde chegamos hoje no avanços tecnológicos e computacionais precisamos olhar na história. Analisando uma simples contagem em tábuas de argila na antiga Babilônia á dispositivos capazes de interagir com o ser humano hoje.

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Século V a.C.: Ábaco, instrumento mecânico de origem chinesa

1610-1614: John Napier, inventor dos logaritmos - Os Bastões de Napier

1623-1662:  Blaise Pascal - Calculadora mecânica.

1633 -  William Oughtred, representou os logaritmos de Napier em escalas, chamando-o de Círculos de Proporção. Este dispositivo originou a conhecida Régua de Cálculos..

1791-1971: Charles Babbage - Máquina para computação de tabelas

1939-1940: Alan Turing - Bomba Eletromecânica

1943-1944: Criado por um grupo liderado por Tommy Flowers  – Colossus (Bletchley Park)

1946:  P. Eckert / J. Mauchly – ENIAC primeiro computador digital eletrônico.

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Sistema Operacional é um programa ou um conjunto de programas cuja função é gerenciar os recursos do sistema (definir qual programa recebe atenção do processador, gerenciar memória, criar um sistema de arquivos, etc.), fornecendo uma interface entre o computador e o usuário.

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"Eu não sou um robô."

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Interface homem máquina (IHM) pode ser denominada a ciência que se dedica ao desenvolvimento de tecnologias que tem como objetivo maior aprimorar a relação entre homens e máquinas tornando a vida diária dos humanos mais fácil.

Classificação da IHM baseada em:

Tecnologia óptica. Ex: Reconhecimento facial.

Tecnologia acústica. Ex: Reconhecimento de voz.

Tecnologia táctil. Ex: Mouse e teclados.

Tecnologia de movimento. Ex: Acelerômetro e o giroscópio para localizar informações espaciais.

Tecnologia biônica utilizam sinais eletrofisiológicos ou biopotenciais elétricos para comandar máquinas. Ex: Próteses biônicas.

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( Atualizado às 20h)

Imagine uma mão biônica, feita de plástico, com sensores conectados diretamente ao seu sistema nervoso, capaz não só de abrir e fechar os dedos, mas de sentir realisticamente o formato e a consistência de objetos; e transmitir essas informações para o seu cérebro em tempo real, da mesma forma que uma mão biológica de verdade.

É o que inventaram pesquisadores europeus, segundo um trabalho publicado na edição desta semana de revista Science Translational Medicine. Em mais um avanço importante no desenvolvimento de tecnologias de interface cérebro-máquina (ICM) voltadas para a reabilitação de pessoas lesionadas, eles criaram uma prótese manual capaz de "conversar" com o sistema nervoso e restaurar a sensação de tato a um amputado que perdeu a mão num acidente com fogos de artifício dez anos atrás. Seu nome: Dennis Aabo Sorensen.

Equipada com sensores nas pontas dos dedos e conectada ao sistema nervoso do paciente por meio de eletrodos implantados cirurgicamente em dois nervos preservados do antebraço (o ulnar e o mediano), a mão biônica é capaz de trocar informações táteis e motoras com o cérebro em tempo real, num sistema bidirecional.

Os sinais eletrônicos captados pelos sensores nos dedos são "traduzidos" (codificados) por um computador externo e retransmitidos para o sistema nervoso na forma de impulsos elétricos que o cérebro consegue entender como informações táteis - por exemplo, sobre o formato, tamanho e a consistência do objeto que está sendo tocado. O cérebro, então, envia os comandos necessários de volta para o nervos do braço - por exemplo, ordenando à mão que "aperte mais" ou "aperte menos" um determinado objeto para segurá-lo mais adequadamente. (Imagine, por exemplo, a diferença entre segurar um copo de plástico descartável e um copo de vidro.)

Esses impulsos nervosos que voltam do cérebro são captados por eletrodos na pele que registram a atividade elétrica dos músculos do coto (a parte remanescente do braço), decodificados pelo computador e retransmitidos para a mão biônica na forma de comandos eletrônicos que a prótese entende como comandos motores.

Tudo isso, claro, ocorre "instantaneamente", numa fração de segundo. Assim, Sorensen pôde ajustar a força e os movimentos dos dedos da mão biônica em tempo real, de acordo com as características de cada objeto - que ele conseguiu sentir como se os estivesse tocando com uma mão de verdade.

Em vários testes realizados ao longo de quatro semanas num hospital de Roma, ele foi capaz de distinguir entre vários objetos de formato e consistência diferentes, e ajustar a força da mão e o posicionamento dos dedos da maneira mais adequada ao manuseio de cada um. Ele conseguiu sentir, por exemplo, a diferença entre uma laranja e uma bola de baseball; e entre um cilindro de madeira e uma pilha de copos plásticos descartáveis. Tudo puramente pelo tato "artificial" proporcionado pela mão biônica (os olhos de Sorensen ficavam vendados e seus ouvidos, bloqueados por fones, para garantir que as informações sensoriais dos objetos recebidas por seu cérebro eram exclusivamente táteis, e não visuais ou auditivas).

Assista a um vídeo dos experimentos: http://youtu.be/QtPs8d4JbwY

O estudo foi coordenado por pesquisadores do Instituto BioRobotics, na Itália, e da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

Impressão. A pesquisadora brasileira Claudia Vargas, coordenadora do Núcleo de Pesquisas em Neurociências e Reabilitação da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), considerou o estudo "sensacional". "Do ponto de vista conceitual, o fato de que informações sensoriais são importantes para o controle de movimento é algo sabido. Implementar isso na forma de uma tecnologia robótica capaz de traduzir essas informações sensoriais em movimentos controlados neurologicamente em tempo real, porém, é algo sem precedentes", disse ela ao Estado. "O ganho funcional que o paciente pode ter com uma prótese dessas é enorme."

As pesquisas com neuropróteses vem avançando rapidamente nos últimos anos, e já há modelos sofisticados no mercado que permitem a amputados controlar os movimentos de pernas, braços e mãos sintéticas por meio de sensores neuromusculares. Porém, de forma muito mais limitada do que a proposta neste novo trabalho.

O grande diferencial é justamente essa capacidade da prótese de "sentir" os objetos e transmitir essas informações táteis para o cérebro da pessoa. "A prótese passa a ser um instrumento sensorial, não apenas motor", explica Claudia, que pesquisa a plasticidade do sistema nervoso associada a amputações e lesões neuronais. Nas próteses atuais, o amputado ajusta a força da mão com base em informações visuais - por exemplo, se ele nota visualmente que está apertando um objeto forte demais.

Apesar dos resultados promissores da nova prótese, os pesquisadores ressaltam que trata-se de uma tecnologia ainda totalmente experimental, testada em apenas uma pessoa até agora, e que ainda há um longo caminho de testes e experimentos a ser percorrido até que se possa pensar em colocá-la no mercado. Os desafios biológicos, tecnológicos e de engenharia ainda são significativos. Todo o hardware de computadores utilizado no estudo, por exemplo, precisará ser miniaturizado para que a mão biônica tenha alguma utilidade prática para o usuário comum.

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Mão biônica pode sentir objetos e 'conversar' com o cérebro em tempo real

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( Atualizado às 20h) Imagine uma mão biônica, feita de plástico, com sensores conectados diretamente ao seu sistema nervoso, capaz não só de abrir e fechar os dedos, mas de sentir realisticamente o formato e a consistência de objetos; e transmitir essas informações para o seu cérebro em tempo real, da mesma forma que uma mão biológica de verdade.

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O "jogo da imitação" ou Teste de Turing se propõe a testar a capacidade de uma máquina de exibir comportamento linguístico equivalente e indistinguível ao de um ser humano.
Servindo hoje mais para diferenciar humanos de computadores.

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O filme Ex-machina (2015) se aprofunda ainda mais no teste de Turing, levantando as questões: Como diferenciar uma máquina que realmente pensa de uma máquina que simula o pensamento?  Como saber se uma suposta inteligência artificial possui de fato uma consciência de si e do mundo ou se ela apenas simula possuir uma consciência?
Psicologia dos Psicólogos: "Ex Machina" e o Teste de Turing

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Licenças de Software (Você sabe diferenciar GNU, MIT e outros tipos?) // Dicionário do Programador

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Pirataria de software é a cópia ou download de algum programa de computador, sem que haja autorização clara do autor, ou seja, sem a licença de uso. Essa prática é ilegal mesmo se for reproduzida em pequenas quantidades ou para uso doméstico.

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Artigo

Artigo

Leia a segunda parte do artigo sobre computação quântica e o criptoapocalipse

Na primeira parte do artigo do físico Paulo Henrique Guimarães, foram apresentadas as principais características do que seria, em tese, um computador quântico. Mas essa tecnologia já existe? Caso afirmativo, quais as consequências possíveis? Corremos o risco de um apocalipse informacional em que todos os selos criptográficos seriam quebrados e tudo que estava oculto se torne conhecido? Confira. _________________________________________________________

Orion. Esse é o nome do primeiro Computador Quântico, que foi apresentado, em 2007, pela empresa canadense D-Wave. Uma máquina de 16 qubits, que custou uma fortuna e funcionou por um período incrivelmente curto. Dez anos mais tarde, a IBM divulgou, durante um evento de produtores de computadores, que estava desenvolvendo um novo processador quântico, dessa vez, de 50 qubits. Conseguiram mantê-lo funcionando por 90 microssegundos. Um verdadeiro recorde! (1)

No mesmo ano, a mesma D-Wave anunciou o 2000Q (2), com 2000 qubits. Enquanto isso, sistemas de 1000 qubits da empresa já estavam sendo testados pela Google, NASA e Lockheed Martin. No entanto, pouco se sabe sobre qual o desempenho ou a real aplicabilidade desses computadores.

Em 2019, a IBM lança o primeiro computador quântico comercial: o Q System One (3). Um sistema híbrido de 20 qubits com processamento, em parte quântico e, em parte, clássico. No entanto, a tecnologia só pode ser usada pelo serviço de computação em nuvem da empresa.

Quanto à comercialização, a IBM saiu à frente das outras empresas. Mas, enquanto isso, a D-Wave anuncia que seu processador quântico já trabalha com 128 qubits e a Google informa que ela também já tem um computador quântico. Já a Intel construiu um de 49 qubits e a Microsoft está, nesse momento, desenvolvendo seu próprio processador. A China também decide entrar na corrida: no ano que vem deve inaugurar um laboratório estatal de Computação Quântica.

De acordo com o Boston Consulting Group (BCG) (4), "a segunda geração da computação quântica, que vai se desenvolver entre 2028 e 2039, será o período no qual as máquinas alcançarão a capacidade de até 50 qubits". O fato é que ainda há muita controvérsia a respeito dos anúncios de todas essas empresas. O certo é que há um investimento gigantesco no desenvolvimento desses sistemas.

Com tantas empresas trabalhando, espera-se da Computação Quântica uma revolução em vários setores, como agricultura, energia, finanças e saúde. Também há a esperança de se acelerar a criação e os testes para novos medicamentos, desenvolvimento de Inteligência Artificial (IA) e Internet das Coisas (IOT).

Clássico x Quântico

Mas existem requisitos para viabilizar essa tecnologia. São necessários, em relação aos qubits: representação física; controle da evolução; preparação de estados iniciais e medida dos estados finais. Um dos grandes desafios é sustentar a vida dos qubits, ou seja, isolá-los das destrutivas interferências externas, principalmente nos momentos de leitura e de escrita das informações.

Na Computação Clássica é possível realizar operações mais de uma vez. É a visão própria da metodologia científica: repetição traz previsibilidade e, portanto, confiabilidade ao resultado. Mas na computação quântica isso não acontece. Em única operação se processam muitos estados e é simplesmente impossível repetir o fenômeno para efeitos de comparação. A cada vez que se realiza a mesma operação, não se obtêm os mesmos estados. Isso é devido à decoerência dos sistemas quânticos. Uma espécie de ruído, ou de interferência, que atrapalha as sutis inter-relações entre as partículas quânticas e que degrada, num tempo muito curto, o sistema, inutilizando o núcleo do computador ou deixando-o não confiável. Hoje, para funcionar, o núcleo do Computador Quântico precisa ficar num ambiente com um complexo sistema de controle de vibrações e temperatura, um ambiente rigorosamente mantido abaixo dos 200 graus Celsius negativos.

No momento, podemos dizer que os computadores quânticos não servem para realizar as mesmas tarefas que o seu PC de casa ou do trabalho fazem. Mas é irreversível: a ciência da computação já saiu da era da eletrônica e deu os primeiros passos no universo quântico. Todo esse desenvolvimento nos trará uma transformação na forma como processamos informações e nos ajudará a resolver muitos dos problemas difíceis do mundo. Veja no quadro 2 a comparação de performance entre os sistemas clássicos e os sistemas quânticos.

Ao comparar os dois quadros, é possível concluir que o tempo de processamento com um número razoavelmente baixo de qubits é mais do que suficiente para quebrar qualquer chave utilizada em processamento hoje. Mesmo as chaves mais complexas serão desmascaradas em muito pouco tempo. Isto é o caos na informação.

Questões para o futuro

Como então seria possível manter a segurança informacional? Já é complexo garantir o sigilo no mundo atual. Se os hackers, hoje, conseguem invadir grandes ambientes, em uma realidade quântica seriam capazes de atuar em qualquer lugar e em um tempo absurdamente menor. Um desastre para todas as soluções de segurança. Como o sistema financeiro internacional suportaria tal catástrofe? Será que isto tudo nos levaria ao chamado "apocalipse criptográfico"?

Hoje, há pesquisadores se empenhando justamente em estudar o emaranhamento em sistemas quânticos e quando seria possível atrelar o estado quântico de múltiplas partículas sem determiná-lo (5). Também há pesquisa, em desenvolvimento, de algoritmos de criptografias quânticas que seriam capazes de suportar essa possível quebra de paradigma.

Na quântica, o mundo se torna surreal nos menores níveis e as coisas podem existir, simultaneamente, em dois lugares, ou girar em dois sentidos ao mesmo tempo. Seja bem-vindo a um novo universo!

Paulo Henrique Alves Guimarães é graduado em Física e Matemática, mestre e doutor em Física pela Universidade de Brasília. Atua há 33 anos na área educacional, tanto no Ensino Médio quanto no Superior. Sua tese de doutorado foi sobre computação quântica.

Artigo

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Leia a segunda parte do artigo sobre computação quântica e o criptoapocalipse

Na primeira parte do artigo do físico Paulo Henrique Guimarães, foram apresentadas as principais características do que seria, em tese, um computador quântico. Mas essa tecnologia já existe? Caso afirmativo, quais as consequências possíveis? Corremos o risco de um apocalipse informacional em que todos os selos criptográficos seriam quebrados e tudo que estava oculto se torne conhecido? Confira. _________________________________________________________

Orion. Esse é o nome do primeiro Computador Quântico, que foi apresentado, em 2007, pela empresa canadense D-Wave. Uma máquina de 16 qubits, que custou uma fortuna e funcionou por um período incrivelmente curto. Dez anos mais tarde, a IBM divulgou, durante um evento de produtores de computadores, que estava desenvolvendo um novo processador quântico, dessa vez, de 50 qubits. Conseguiram mantê-lo funcionando por 90 microssegundos. Um verdadeiro recorde! (1)

No mesmo ano, a mesma D-Wave anunciou o 2000Q (2), com 2000 qubits. Enquanto isso, sistemas de 1000 qubits da empresa já estavam sendo testados pela Google, NASA e Lockheed Martin. No entanto, pouco se sabe sobre qual o desempenho ou a real aplicabilidade desses computadores.

Em 2019, a IBM lança o primeiro computador quântico comercial: o Q System One (3). Um sistema híbrido de 20 qubits com processamento, em parte quântico e, em parte, clássico. No entanto, a tecnologia só pode ser usada pelo serviço de computação em nuvem da empresa.

Quanto à comercialização, a IBM saiu à frente das outras empresas. Mas, enquanto isso, a D-Wave anuncia que seu processador quântico já trabalha com 128 qubits e a Google informa que ela também já tem um computador quântico. Já a Intel construiu um de 49 qubits e a Microsoft está, nesse momento, desenvolvendo seu próprio processador. A China também decide entrar na corrida: no ano que vem deve inaugurar um laboratório estatal de Computação Quântica.

De acordo com o Boston Consulting Group (BCG) (4), "a segunda geração da computação quântica, que vai se desenvolver entre 2028 e 2039, será o período no qual as máquinas alcançarão a capacidade de até 50 qubits". O fato é que ainda há muita controvérsia a respeito dos anúncios de todas essas empresas. O certo é que há um investimento gigantesco no desenvolvimento desses sistemas.

Com tantas empresas trabalhando, espera-se da Computação Quântica uma revolução em vários setores, como agricultura, energia, finanças e saúde. Também há a esperança de se acelerar a criação e os testes para novos medicamentos, desenvolvimento de Inteligência Artificial (IA) e Internet das Coisas (IOT).

Clássico x Quântico

Mas existem requisitos para viabilizar essa tecnologia. São necessários, em relação aos qubits: representação física; controle da evolução; preparação de estados iniciais e medida dos estados finais. Um dos grandes desafios é sustentar a vida dos qubits, ou seja, isolá-los das destrutivas interferências externas, principalmente nos momentos de leitura e de escrita das informações.

Na Computação Clássica é possível realizar operações mais de uma vez. É a visão própria da metodologia científica: repetição traz previsibilidade e, portanto, confiabilidade ao resultado. Mas na computação quântica isso não acontece. Em única operação se processam muitos estados e é simplesmente impossível repetir o fenômeno para efeitos de comparação. A cada vez que se realiza a mesma operação, não se obtêm os mesmos estados. Isso é devido à decoerência dos sistemas quânticos. Uma espécie de ruído, ou de interferência, que atrapalha as sutis inter-relações entre as partículas quânticas e que degrada, num tempo muito curto, o sistema, inutilizando o núcleo do computador ou deixando-o não confiável. Hoje, para funcionar, o núcleo do Computador Quântico precisa ficar num ambiente com um complexo sistema de controle de vibrações e temperatura, um ambiente rigorosamente mantido abaixo dos 200 graus Celsius negativos.

No momento, podemos dizer que os computadores quânticos não servem para realizar as mesmas tarefas que o seu PC de casa ou do trabalho fazem. Mas é irreversível: a ciência da computação já saiu da era da eletrônica e deu os primeiros passos no universo quântico. Todo esse desenvolvimento nos trará uma transformação na forma como processamos informações e nos ajudará a resolver muitos dos problemas difíceis do mundo. Veja no quadro 2 a comparação de performance entre os sistemas clássicos e os sistemas quânticos.

Ao comparar os dois quadros, é possível concluir que o tempo de processamento com um número razoavelmente baixo de qubits é mais do que suficiente para quebrar qualquer chave utilizada em processamento hoje. Mesmo as chaves mais complexas serão desmascaradas em muito pouco tempo. Isto é o caos na informação.

Questões para o futuro

Como então seria possível manter a segurança informacional? Já é complexo garantir o sigilo no mundo atual. Se os hackers, hoje, conseguem invadir grandes ambientes, em uma realidade quântica seriam capazes de atuar em qualquer lugar e em um tempo absurdamente menor. Um desastre para todas as soluções de segurança. Como o sistema financeiro internacional suportaria tal catástrofe? Será que isto tudo nos levaria ao chamado "apocalipse criptográfico"?

Hoje, há pesquisadores se empenhando justamente em estudar o emaranhamento em sistemas quânticos e quando seria possível atrelar o estado quântico de múltiplas partículas sem determiná-lo (5). Também há pesquisa, em desenvolvimento, de algoritmos de criptografias quânticas que seriam capazes de suportar essa possível quebra de paradigma.

Na quântica, o mundo se torna surreal nos menores níveis e as coisas podem existir, simultaneamente, em dois lugares, ou girar em dois sentidos ao mesmo tempo. Seja bem-vindo a um novo universo!

Paulo Henrique Alves Guimarães é graduado em Física e Matemática, mestre e doutor em Física pela Universidade de Brasília. Atua há 33 anos na área educacional, tanto no Ensino Médio quanto no Superior. Sua tese de doutorado foi sobre computação quântica.

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Artigo Artigo Leia a segunda parte do artigo sobre computação quântica e o criptoapocalipse Na primeira parte do artigo do físico Paulo Henrique Guimarães, foram apresentadas as principais características do que seria, em tese, um computador quântico. Mas essa tecnologia já existe? Caso afirmativo, quais as consequências possíveis?