Criatividade – Original Sagaz Inteligente Consciencia no universo quantico

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Anunciado primeiro computador quântico programável

por Luciana Alves, Antonio Blanc e Henrique Cesar Ulbrich

Um consórcio de pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST, sigla em inglês), em Boulder, Colorado, exibiu o primeiro computador quântico universal programável do mundo. Segundo um relatório publicado na New Scientist, a máquina tem futuro, mas por enquanto ainda está "verde".

Computadores quânticos estão em pesquisa há muitos anos, mas nunca se havia conseguido construir nada prático até junho deste ano, quando a Universidade de Yale, nos Estados Unidos, anunciou o primeiro processador quântico rudimentar. Mas o processador de Yale conseguia fazer apenas algumas operações simples, e o anúncio do NIST parece ser um passo adiante.

Em um computador comum, a menor unidade de informação é o bit, que pode ter dois valores: zero (desligado) ou um (ligado). Seu equivalente quântico é o qubit (Quantum bit), que tem um diferencial: pode assumir vários estados superpostos ao mesmo tempo, armazenando mais informação.

Um computador quântico fica exponencialmente mais poderoso a cada "qubit" adicionado. Para se ter uma idéia de seu potencial, estima-se que mesmo máquinas simples poderiam ser capazes de quebrar, em questão de minutos, cifras criptográficas consideradas impenetráveis para os computadores atuais, já que os cálculos demorariam milhares de vezes mais que o tempo de vida de seus programadores.

Computadores quânticos são capazes deste feito ao tirar proveito da capacidade de superposição dos qubits para testar todas as combinações possíveis ao mesmo tempo, enquanto nossas máquinas tem que testar cada combinação sequencialmente, uma a uma.

A máquina do NIST também usa apenas dois qubits e armazena dados binários em um par de íons de berílio, que são mantidos em espécie de "armadilha" eletromagnética, de cerca de 200 micrômeros, e manipulados com laser ultravioleta. A "armadilha" contém ainda dois íons de magnésio para resfriar os íons de berílio.

Como em um computador clássico, uma série de portas lógicas, com funções como "NÃO E", "OU" e "OU EXCLUSIVO", processa a informação. "Por exemplo, (da mesma forma que nos computadores tradicionais), uma simples porta inversora "qubit" mudaria seu estado de "1" para "0" e vice-versa", diz David Hanneke, um membro da equipe de cientistas ao Newscientist.

Mas, ao contrário dos bits na computação convencional, que são elétricos, e de suas portas lógicas, que são componentes físicos de silício, as "portas" no computador quântico do NIST são pulsos de laser que alteram o estado das partículas nos átomos de berílio.

Embora haja um número infinito de possíveis operações com "qubits", a equipe optou por executar apenas 160 delas para demonstrar a universalidade do processador. Após rodar cada uma das operações 900 vezes, os cientistas conseguiram um índice de precisão de apenas 79%, o que mostra que o computador ainda precisa ser aperfeiçoado.

legenda - arte colaborativa em tempo real

Google demonstra algoritmo quântico para busca

A Google demonstrou durante a conferência NIPS 2009 (Neural Information Processing Systems 2009) em Vancouver, no Canadá, um novo algoritmo de busca para reconhecimento de padrões em imagens mais rápido que qualquer coisa que possa ser executada nos gigantescos datacenters atuais da empresa. O segredo? Computação Quântica.

Segundo Hartmut Neven, líder da equipe de reconhecimento de imagem do Google, o algoritmo roda em uma máquina desenvolvida pela canadense D-Wave Systems, conhecida como "computador quântico adiabático".

Longe de ser um computador no sentido a que estamos acostumados, a máquina é uma espécie de "acelerador de cálculo", que recebe um problema de um computador tradicional e, usando o princípio da superposição quântica, encontra a solução testando todas as possibilidades ao mesmo tempo. Este é o principal atrativo da computação quântica, já que nossos computadores atuais trabalham de forma seqüencial, testando uma possibilidade atrás da outra.

O problema proposto como teste foi encontrar um objeto (um automóvel) em um conjunto de imagens. Segundo a revista New Scientist, os pesquisadores primeiro "treinaram" a máquina para reconhecer carros, alimentando-a com um conjunto de 20 mil imagens. Metade delas continha um veículo, e a outra metade não.

Uma vez treinada, a máquina foi alimentada com outras 20 mil imagens, e resolveu o problema "mais rápido do que os algoritmos clássicos usando os computadores que temos em nossos datacenters" disse Neven. O desempenho exato, entretanto, não foi revelado.

Para os interessados, um paper descrevendo o algoritmo pode ser encontrado no site arxiv.org

Originalmente publicado em 14 de dezembro de 2009.

 

Saiba por que a computação quântica é o futuro

  

Mais de 400 milhões de transistores são inseridos em chips dual-core fabricados usando o processo de 45nm da Intel. Isto em breve dobrará, de acordo com a Lei de Moore. E isto ainda será como computar com pedrinhas em comparação com a computação quântica.

A computação quântica é um assunto bem complicado - hummm, vejamos, mecânica quântica mais computadores. Vou tentar manter isto no nível básico, mas recentes descobertas como esta (http://tinyurl.com/m5sp4n) provam que você definitivamente deve começar a prestar atenção nela. Algum dia, no futuro, a computação quântica estará quebrando códigos, operando buscas pela internet e talvez, apenas talvez, fazendo funcionar os nossos painéis holográficos estilo Star Trek.

Antes de entrarmos na parte quântica, vamos começar somente com a parte "computação". Tudo se resume a bits. Eles são a estrutura básica da informação de computação. Eles têm dois estados - 0 ou 1, desligado ou ligado, falso ou verdadeiro, e por aí vai. Mas dois estados definidos é uma chave. Quando você junta um monte de bits, geralmente 8 deles, você consegue um byte. Como em kilobytes, megabytes, gigabytes e por aí vai.

As suas fotos digitais, músicas, documentos, tudo isso não passa de longas cadeias de 1s e 0s, segmentados em filamentos de 8 dígitos. Em função da sua estrutura binária, um computador clássico opera de acordo com uma certa lógica que a torna excelente para certos tipos de computação - as coisas genéricas e básicas que você faz todos os dias - mas não tão boa para outras, como encontrar gigantescos fatores primos (aquelas coisas das nossas antigas aulas de matemática), que são uma importante parte da quebra de códigos.

A computação quântica opera de acordo com um tipo diferente de lógica - ela de fato usa a regra da mecânica quântica para computar. Bits quânticos, chamados de qubits, são diferentes dos bits comuns porque eles não têm apenas dois estados. Eles têm múltiplos estados, ou melhor, superposições - eles podem ser 0 ou 1 ou 0-1 ou 0+1 ou 0 e 1, tudo ao mesmo tempo. É muito, muito mais profundo que o velho bit comum.

A capacidade de um qubit de existir em múltiplos estados - o combo de todos eles em superposição - abre uma porta incrivelmente grande de possibilidades para o poder computacional porque ele é capaz de fatorar números a velocidades insanamente maiores que os computadores comuns.

O emaranhamento - um estado quântico que dita as correlações estreitas entre os sistemas - é a chave para isto. É um troço bem difícil de se descrever, então eu pedi ajuda para o Boris Blinov, um professor do Grupo de Computação Quântica por Íons Capturados (http://depts.washington.edu/qcomp/) da Universidade de Washington. Ele usou o Gato de Schrödinger (http://tinyurl.com/5zzdou) para explicar: basicamente, se você tiver um gato dentro de uma caixa fechada e lançar gás venenoso lá dentro, o gato ou estará morto, 0, ou vivo, 1.

Até eu abrir a caixa para descobrir, ele existe em ambos os estados - uma superposição. Esta superposição é destruída quando eu a mensuro. Mas suponha que eu tenha dois gatos em duas caixas correlacionadas e eu aplico o mesmo processo. Se eu abrir uma caixa e o gato estiver vivo, isto significa que o outro gato também estará, mesmo que eu nunca tenha aberto aquela caixa. É um fenômeno quântico com uma correlação mais forte do que você consegue compreender em uma simples aula de física, e por causa disto você pode fazer algo como algoritmo quântico - mude uma parte do sistema e o resto responderá em consequência sem alterar o resto da operação. Isto é parte do motivo para ela ser mais veloz em certos tipos de cálculos.

A outra parte, explica Blinov, é que você consegue obter verdadeiro paralelismo na computação - ou seja, de fato processar um monte de informações em paralelo, "não como o Windows" ou mesmo outros tipos de computadores clássicos que prometem paralelismo.

 

Então, pra que a computação quântica serve?

Por exemplo, uma senha que levaria anos para se quebrar pela força bruta usando os computadores de hoje poderia levar poucos segundos com um computador quântico, então há um bocado de coisas malucas para as quais os governos (em especial o dos EUA) poderiam colocá-la em uso no campo da criptografia.

E também seria útil para os engenheiros de busca do Google, Microsoft e outras empresas, já que você pode buscar e indexar bancos de dados muito, muito mais rapidamente. E não devemos nos esquecer das aplicações científicas - não é nenhuma surpresa que os computadores clássicos sejam bem ruins para modelar mecânica quântica. Jonathan Home, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA, sugere que, do jeito que anda a computação em nuvem, se você precisa executar um cálculo insano, é capaz de preferir alugar um mainframe quântico no quintal do Google.

O motivo para ainda não estarmos detonando com os computadores quânticos agora é que este lance quântico, neste momento, ainda é extremamente frágil. E sempre será, já que os estados quânticos não são exatamente robustos.

Estamos falando de trabalho com íons - em vez de elétrons - e, se você acha que o sobreaquecimento é um problema dos processadores atuais, você não faz a menor idéia. Na descoberta revelada pela equipe de Home no INCT (em inglês, pelo atalho http://tinyurl.com/lmx954) - completar um conjunto inteiro de operações quânticas de "transporte", deslocando informações de uma área do "computador" para outra - eles trabalharam com um único par de átomos, usando lasers para manipular os estados dos íons de berílio, armazenando os dados e executando uma operação antes de transferir esta informação para um diferente local no processador. O que permitia que funcionasse sem acabar com o processador e perder todos os dados devido ao calor eram os íons de magnésio refrigerando os íons de berílio conforme estes eram manipulados. E estes lasers têm limitação do quanto podem fazer. Se você quiser manipular mais íons, precisará acrescentar mais lasers.

Poxa, a computação quântica é tão frágil e desajeitada que, quando conversamos com o Home, ele disse que boa parte do esforço é voltado para bolar métodos de correção de erros. Em cinco anos, diz ele, nós provavelmente estaremos trabalhando com míseras dezenas de qubits. O estágio em que se encontra agora, diz Blinov, é "o equivalente a confeccionar um transistor confiável" de algumas décadas atrás.

Mas isso não quer dizer que estas poucas dezenas de qubits não serão úteis. Mesmo que elas não sejam alocadas para quebrar códigos na Agência de Segurança Nacional dos EUA - seriam necessários 10.000 qubits para uso em criptografia de alto nível - ainda é poder de computação quântica suficiente para calcular propriedades de novos materiais, coisa que seria difícil de modelar com um computador clássico.

Em outras palavras, os cientistas de materiais poderiam já na próxima década desenvolver um case para o iPhone 10G ou os primórdios do próximo processador cavalar da Intel usando computadores quânticos. Só não espere é um computador quântico na sua mesa de trabalho nos próximos 10 anos.

(Um agradecimento especial a Jonathan Home do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e ao professor Boris Blinov da Universidade de Washington!)

 

Site lista materiais high-tech do futuro

O site Popular Mechanics juntou uma coleção de 16 materiais high-tech que nós poderíamos encontrar em produtos do futuro. Veja alguns desses abaixo.

Tecido de cerâmica: tecido de malha de fibras de cerâmicas pode fornecer proteção contra temperaturas extremas. Seria bastante útil para militares e bombeiros, por exemplo.

Vidro sensível à temperatura: você se lembra das camisetas Hypercolor? Imagine o mesmo tipo de coisa acontecendo com os ladrilhos de vidro no seu chuveiro. A água causaria uma mudança nos ladrilhos para todos os tipos de cores.

Aditivos que mudam sabores: imagine uma comida que muda de sabor repetidas vezes enquanto você come. Esses aditivos contêm nano esferas encapsuladas em micro-esferas maiores que se rompem com novos sabores sucessivamente. Isso poderia transformar tudo o que você come em um pé-de-moleque, por exemplo.

Gancho condutor e Loop Velcro: o velcro mostrado aqui pode conduzir eletricidade e completar o circuito quando o lado do gancho entra em contato com o lado da alça. Isso poderia resultar em um interruptor maleável pra roupas, mochilas, etc.

 

 

 

 

Outros materiais citados pelo site incluem concreto translúcido, tinta magnética, papel eletrônico e plástico que se expande com a água. Veja a lista completa pelo atalho http://tiny.cc/3BuUG

 

Novo chip pode realizar mil operações químicas ao mesmo tempo

Pesquisadores da UCLA (Universidade da Califórnia em Los Angeles) desenvolveram um chip capaz de realizar mais de mil reações químicas em paralelo, que poderá revolucionar o processo de desenvolvimento de novas substâncias e medicamentos que poderão ser úteis na cura do câncer e outras doenças.

O equipamento usa o conceito de micro fluídica, onde milhares de minúsculos canais entalhados em um substrato de vidro conduzem as substâncias usadas nas reações.

As quantidades utilizadas são mínimas, da ordem de algumas moléculas por reação, o que ajuda na economia de material muitas vezes raro e caríssimo, aumentando a eficiência do laboratório e reduzindo custos. Além disso, menos quantidade significa na maioria das vezes menos tempo para a reação ocorrer, apressando o processo.

Nos testes iniciais, o chip conduziu 1024 reações simultaneamente, automatizou um processo com milhares de ciclos em apenas algumas horas e identificou corretamente inibidores para uma enzima.

Tudo é controlado por um PC e, uma vez completado o experimento, o chip é colocado em um espectrômetro de massa para a análise dos resultados. Os cientistas esperam, em breve, automatizar também esta parte do processo.

O estudo foi patrocinado pelo Departamento de Energia dos EUA e pelo Instituto Nacional de Saúde. Segundo os pesquisadores, um dos próximos passos é ajustar o sistema para detecção de um tipo de enzima responsável pela transformação de células cancerígenas em uma variante maligna.

 

Desvio social e genialidade: pilares da criatividade, originalidade sagaz inteligência e consciência – Q.I. Teste

Parte I entrevista com Paul Cooijmans

Veja AQUI Uma entrevista com respostas de Paul Cooijmans

 

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