Novo supercomputador funciona com “pó mágico” composto de luz e matéria

21/10/2017 às 3:10 | Publicado em Artigos e textos, Zuniversitas | Deixe um comentário
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Temas como esse (Física Quântica e Computação Quântica) sempre me fascinam. E me mostram, como fratura exposta, o quanto sou ignorante em ciência de ponta.


Novo supercomputador funciona com “pó mágico” composto de luz e matéria

Durante anos, os supercomputadores trouxeram a esperança de resolver alguns dos problemas mais misteriosos e aparentemente insolucionáveis da ciência. O avanço contínuo da computação quântica renovou a expectativa dos cientistas, mas um estudo recente de pesquisadores do Reino Unido e da Rússia leva esse potencial um passo adiante, combinando luz e matéria para formar o que é conhecido como “pó mágico”.

Pesquisadores de universidades em Cambridge, Southampton e Cardiff, no Reino Unido, e no Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia, na Rússia, demonstraram que uma combinação mágica poderia potencialmente permitir a superação de capacidades mesmo dos supercomputadores mais avançados. As partículas quânticas conhecidas como polaridades, que são luz e matéria, foram capazes de “iluminar o caminho” para soluções simples quando havia problemas complicados. Os resultados do estudo, conforme relatado na revista Nature Materials, acabariam eventualmente levando os cientistas a resolver o que hoje ainda não tem solução.

Misturando matéria

Ao calcular uma solução matemática para um problema complexo com aplicações do mundo real, é essencial garantir o número mínimo de etapas possíveis. O caminho mais direto para uma resposta mantém um baixo risco de confusão ou erros, mas na abordagem dos problemas mais intrincados do nosso universo conhecido, isso se torna uma tarefa aparentemente impossível. “Este é exatamente o problema a enfrentar quando a função objetiva a ser minimizada representa um problema da vida real com muitas incógnitas, parâmetros e restrições”, disse uma das autoras do artigo, a professora Natalia Berloff, do Departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica de Cambridge e do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia.

Berloff, junto com sua equipe, projetou esse uso do “pó mágico” sob um ângulo bastante criativo. Assim como o fogo-fátuo ilumina o caminho para viajantes no folclore escocês, os polaritons atuam como marcadores facilmente detectáveis, orientando cientistas rumo a uma solução. Os átomos selecionados, como o gálio, o arsênico, o índio e o alumínio são dispostos em uma pilha e recebem o direcionamento de um laser. Os elétrons, nessa mistura de matéria leve, absorvem a luz e a emitem em cores diferentes. Dez mil vezes mais leves do que elétrons, os polaritons poderiam atingir densidades que o tornariam um condensado de Bose-Einstein, um novo estado de matéria em que as fases quânticas desses polaritons se sincronizariam e criariam um objeto quântico macroscópico detectável com fotoluminescência. Os cientistas estão, literalmente, criando faróis de luz.

O co-autor do estudo, professor Pavlos Lagoudakis, chefe do laboratório de fotônica híbrida da Universidade de Southampton e do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia (onde os experimentos foram realizados), expôs: “Estamos apenas no início da exploração do potencial dos gráficos de polaridade para resolver problemas complexos … Atualmente expandimos nosso dispositivo para centenas de nódulos, enquanto testamos o fundamento de seu poder computacional. O objetivo final é um simulador quântico de microchip que opere nas condições ambiente. ”

Não são apenas as profundidades da astrofísica que contêm problemas insolúveis. A biologia, as finanças, as viagens espaciais e outras áreas do saber têm nascentes profundas de questões não respondidas. São perguntas que um supercomputador, usando poeira mágica para iluminar o caminho até uma solução simples, pode ser capaz de responder.

FONTE: https://hypescience.com/novo-supercomputador-funciona-com-po-magico-composto-de-luz-e-materia/?utm_source=feedburner&utm_medium=email&utm_campaign=Feed%3A+feedburner%2Fxgpv+%28HypeScience%29

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Nasa e Google revelam salto em computação quântica

09/12/2015 às 15:08 | Publicado em Artigos e textos, Zuniversitas | 1 Comentário
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Novamente volto com a computação quântica. Confiram essa notícia. Se forem confirmados os testes, estamos mesmo no limiar de uma nova era da informática.


Nasa e Google revelam salto em computação quântica

Em experimento, computador quântico superou máquina convencional em 100 milhões de vezes

Aparentemente, não há muito o que olhar na “caixa preta” que reside no coração do Advanced Supercomputing da Nasa, no Vale do Silício. Do tamanho de um armário, ele é menor que um supercomputador convencional, mas algo realmente impressionante acontece em seu interior.

No caso, a caixa é um computador quântico D-Wave 2X, um dos mais avançados exemplos de um novo tipo de computador baseado em mecânica quântica, que teoricamente pode ser usado para resolver problemas complexos em segundos ao invés de levar anos.

Computadores quânticos confiam fundamentalmente em princípios diferentes dos atuais computadores, em que cada bit representa ou zero ou um. Em um computador quântico, cada bit pode ser tanto zero e um – simultaneamente. Então, enquanto três bits convencionais podem representar qualquer um dos oitos valores (2^3), três qubits – como são chamados – podem representar todos os oito valores ao mesmo tempo. Isso significa que os cálculos podem, teoricamente, ser realizados a velocidades muito mais elevadas.

A pesquisa ainda se encontra em estágios iniciais e o uso comercial pode estar décadas de distância, mas uma equipe de engenheiros da Nasa e Google anunciaram nesta terça-feira (8) que o computador D-Wave, ao rodar um problema de otimização, obteve uma resposta 100 milhões de vezes mais rápida que um computador convencional com um único núcleo de processamento.

“O que uma máquina D-Wave faz em um segundo levaria 10 mil anos para um computador convencional com um único núcleo”, disse Hartmut Neven, diretor de engenharia do Google durante conferência para imprensa para anunciar o resultado.

Os pesquisadores vêem como um passo promissor, mas ele também vem com algumas ressalvas – uma vez que o computador foi projetado para a tarefa de otimização específica para o qual foi testado.

Um problema de otimização é aquele onde há várias formas possíveis de chegar a um resultado desejado.

O exemplo clássico é o vendedor viajante que precisa encontrar a rota mais eficiente para visitar um número de cidades. Quanto mais cidades são acrescentadas, maior o número de possíveis rotas e logo há muitas possibilidades para um computador convencional lidar em uma quantidade razoável de tempo.

DwaveChip

Aplicações

Problemas similares existem em missões espaciais e no modelo de controle de tráfego aéreo – áreas que a Nasa devota significantes esforços em computação.

O problema usado para testar o computador D-Wave tinha cerca de mil variáveis.

“A Nasa tem uma grande variedade de aplicações que não conseguem ser resolvidas em supercomputadores tradicionais em um prazo realista devido a sua complexidade exponencial, então sistemas que usam efeitos quânticos oferecem uma oportunidade de resolver tais problemas”, disse Rupak Biswas, diretor de exploração tecnológica no Nasa Ames.

Detalhes do teste foram publicados na última segunda-feira pelo Google em um artigo científico.

O resultado é importante para a D-Wave Systems, a start up baseada em Vancouver, Canadá, que construiu o computador.

A máquina no Ames Research Center da Nasa é uma das três que a D-Wave construiu. Outra se encontra no Los Alamos National Laboratory e a terceira é de propriedade da Lockheed Martin e usada pela University of Southern California.

Quando os primeiros resultados do computador D-Wave da Nasa foram publicados, houve um debate significativo sobre se a máquina estava superando os computadores convencionais.

Mas a primeira geração do sistema foi baseada em 512 qubits, e agora foi atualizada para 1907 qubits.

O trabalho de pesquisa do Google não foi revisado pelos seus pares, dessa forma cientistas ainda têm de pesar sobre os últimos resultados.

FONTE: http://idgnow.com.br/ti-corporativa/2015/12/09/nasa-e-google-revelam-salto-em-computacao-quantica/

COMPUTADOR QUÂNTICO MUDARÁ O MUNDO QUE CONHECEMOS. VOCÊ ESTÁ PREPARADO?

16/10/2015 às 3:04 | Publicado em Artigos e textos, Zuniversitas | 3 Comentários
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Todas as vezes que leio algo sobre esse tema fico um pouco triste. Nunca consegui entender direito os conceitos, muito menos as aplicações. Para mim ainda se trata de um mundo limítrofe entra a religião, a ficção científica e a ciência propriamente dita. Nunca vi nenhum dispositivo computacional funcionando na base do “qubit”. Mas, como sei que em se tratando de tecnologia nós do terceiro mundo comumente estamos atrasados, acredito na possibilidade de já estar em funcionamento em outros países. De qualquer forma, compartilho o artigo.

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COMPUTADOR QUÂNTICO MUDARÁ O MUNDO QUE CONHECEMOS. VOCÊ ESTÁ PREPARADO?

O Universo é Quântico. Tudo que vivemos e testemunhamos acontece de dentro para fora, ou seja, nasce primeiro em nossa consciência, em puras dimensões paralelas, para em seguida florescer no que chamamos de “mundo material” (macrocosmo). A ciência moderna já aceita tão bem esta realidade que vem adaptando pesquisas e tecnologias com base nestes fatos, por mais “estranhos” que pareçam. O que importa, dizem alguns estudiosos, não é entender como funcionam estes fenômenos, cujas explicações ainda parecem distantes do conhecimento humano, mas sim, aproveitar os seus efeitos de forma prática aplicando-os na vida cotidiana da humanidade.

É como se até hoje conhecêssemos uma única peça de um quebra-cabeça gigante e acreditássemos que era só esta que existia. Olhávamos para seu formato, suas cores, sua textura e dizíamos: disto, e somente disto, é feito o Universo. E com este pensamento incompleto, formulávamos teorias sobre o Mundo, sobre o Criador e sobre o próprio Homem.

Porém, a Mecânica Quântica vem descobrindo milhares de outros encaixes a serem decifrados, com cores, formatos e texturas bem diferentes, dando-nos uma única certeza: tudo o que achávamos que entendíamos sobre a Realidade está para mudar!

O computador quântico é um excelente exemplo disso: resume-se em uma máquina que propositadamente “descarta” a física clássica tradicional como fonte primordial, para se valer dos misteriosos princípios da Física Quântica. Ou seja, confia seus resultados à novas regras como: a) uma informação ser transmitida de forma “instantânea” e sem percorrer o caminho intermediário (em velocidades infinitamente superiores à da luz, sem ondas, fios ou ligações físicas de quaisquer espécies); b) trabalhar simultaneamente com informações diversas que parecem se encontrar (ou se encontram) em Universos paralelos; c) a capacidade de suas partículas elementares (compostas de elétrons, fótons, nêutrons e prótons) encontrarem-se em mais de um lugar ao mesmo tempo; etc.

Como consequência, criou-se um aparelho com capacidade de processamento de dados colossalmente maior. Enquanto um computador tradicional roda através de “bits” que são representados exclusivamente pelo número “1” ou pelo número “0”, o computador quântico também aceita que um número possa ser “1 E 0” ao mesmo tempo. Este “bit quântico” mais elástico, foi denominado de qubit.

Qual a consequência prática disto?

Fazendo uma rápida dilação matemática, podemos dizer que os qubits quânticos funcionariam como coeficiente e o número tradicional de bits como expoente de um cálculo comparativo. Assim, um par de qubit (2) é a representação de 4 bits. Um trio de qubits equivalem a 2 elevado a terceira, ou seja, 8 bits. 4 qubits seria 2 elevado à quarta potência, ou seja, 16 bits e assim por diante. Percebam que neste crescimento exponencial, apenas 30 qubits equivaleriam a 2 elevado àtrigésima potência, ou seja, 1.073.741.824 bits (mais de um BILHÃO de bits). No resultado final de um programa rotineiro, cálculos que os computadores atuais levariam milhares de anos para concluir, seriam realizados em alguns poucos minutos por um computador quântico.

Mas não é só. Um computador quântico do tamanho de uma molécula (portanto invisível a olho nú) que consiga se utilizar de todos os prótons e nêutrons de que é composto, faria cálculos que somente poderiam ser realizados por um computador tradicional que tivesse o tamanho físico do Universo Conhecido! (certamente não caberia na sala de sua casa!).

Em outras palavras, esta nova tecnologia é capaz de executar cálculos através do uso de princípios quânticos como correlação de partículas, dualidade partícula-onda, não localidade, interferência, incerteza, superposição, entre diversos outros, realizando façanhas que farão as máquinas atuais parecerem brinquedos de criança.

Acredita-se que com esta nova ferramenta haverá avanços tão assombrosos em várias áreas do conhecimento, que a visão da humanidade sobre o cosmos mudará de forma revolucionária e irretratável. Estamos assim a poucos passos de mudar definitivamente o nosso modo de ver o Mundo, A Vida, O Universo e, até mesmo, o Criador e nossa Consciência.

A pergunta que nos cabe fazer neste momento é: estamos prontos para receber essas novas informações? A humanidade será capaz de absorvê-las e direcioná-las ao progresso real, dando um “salto quântico” na evolução de nossa espécie? Ou o ego de minorias continuará prevalecendo levando-nos a maiores riscos de extinção em massa?

Estamos maduros para sair da “Era Contemporânea” e adentrar na “Era da Informação”? Afinal, a ciência aceita cada vez mais não apenas que matéria é energia, mas também que energia é “informação” pura! Ou seja, seria a “informação” subjacente ao Universo quem criaria, de forma precisa e inteligente, a energia. E esta, por sua vez, formaria a matéria quando se encontra em uma determinada frequência.

Quem sabe, os estrondosos cálculos quânticos nos ajudem a ter as primeiras pistas de “onde” vem esta informação/inteligência que forma a realidade que conhecemos. Mais do que isso, quantas diferentes realidades podem ser criadas e existir em paralelo a nossa? Qual o papel da nossa consciência individual no TODO? Estas e inúmeras outras questões poderão vir a ser respondidas. Novos caminhos, tecnologias e possibilidades se desvendarão.

Atualmente, o computador quântico já é uma realidade, mesmo que seu potencial ainda seja baixo e ainda dependa de partes de um computador tradicional para funcionar. Mas isto, é questão de tempo (e muito pouco tempo). A D Wave, empresa Canadense com patrocínio da NASA, Google, Inteligência Americana entre outros grupos não divulgados, tem desenvolvido o D-Wave Two, que promete para breve estar trabalhando com 512 qubits de informação.

Não é preciso ser um gênio para perceber o gigantesco salto que a humanidade está prestes a dar. E este, fatalmente será “definitivo”, ajudando-nos a compreender melhor a essência do Universo e da própria humanidade. E você? Está pronto para lidar com a verdade? Ainda se ela demonstrar que o Mundo nunca foi nada do que você sempre acreditou?

(Daniel Kaltenbach)

FONTE: http://www.danielkaltenbach.com/textos/computador-quantico-mudara-o-mundo-que-conhecemos-voce-esta-preparado/

Físicos buscam salto quântico na computação

29/07/2014 às 3:02 | Publicado em Artigos e textos, Zuniversitas | 2 Comentários
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Em março de 2011, após ler um livro sobre o tema, fiz um post com o título “O que é computação quântica”. Apesar de ter lido outros textos sobre o tema de lá pra cá, confesso que ainda não consegui sair do primeiro “degrau quântico” do conhecimento desse assunto. Entretanto, como achei interessante mais esse texto lido no suplemento The New York Times publicado no A TARDE (Salvador-BA) às segundas, resolvi compartilhar aqui neste espaço.

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Físicos buscam salto quântico na computação

Os computadores modernos não são diferentes dos teares mecânicos da Revolução Industrial: seguem instruções programadas a fim de tecer padrões complexos. Com um tear, você vê o resultado na forma de um tecido ou tapete. Com um computador, o vê em uma tela eletrônica.

Agora, um grupo de físicos e cientistas da computação financiado pela Microsoft está tentando conduzir essa analogia de tramas entrelaçadas ao que alguns acreditam virá a ser o próximo grande salto da computação, a chamada computação quântica.

Se os cientistas estiverem certos, suas pesquisas podem conduzir à criação de computadores muito mais poderosos do que os atuais, capazes de resolver problemas em campos tão diversos quanto química, ciência dos materiais, inteligência artificial e decifração de códigos.

Eles recentemente se reuniram para explorar uma abordagem para a computação quântica que se baseia em “trançar” partículas conhecidas como “ânions” —os físicos as descrevem como quase-partículas—, que existem em apenas duas dimensões (e não em três), a fim de formar os blocos básicos para a criação de um computador que explore as estranhas propriedades físicas das partículas subatômicas.

A computação convencional se baseia no bit, que pode ter valor um ou valor zero, representando um único valor em uma operação de computação. Mas a computação quântica se baseia em qubits, que representam simultaneamente o valor zero e o valor um. Se forem colocados em estado de “entrelaçamento” —fisicamente separados, mas agindo como se estivessem conectados— com muitos outros qubits, eles podem representar um vasto número de valores simultaneamente.

Na abordagem que a Microsoft busca, descrita como “computação quântica topológica”, controlar precisamente os movimentos de partículas subatômicas enquanto elas passam umas pelas outras manipularia os bits quânticos entrelaçados. Ainda que o processo de trançamento de partículas ocorra em escala subatômica, ele é evocativo dos movimentos de um tear sobrepondo fios para criar um padrão.

A matemática de seu movimento corrigiria erros que até agora provaram ser o desafio mais complexo para os projetistas dos computadores quânticos.

A abordagem topológica adotada pela Microsoft é, em geral, percebida como de alto risco, porque a existência do tipo de ânion necessário para gerar qubits ainda não foi provada definitivamente por experiências.

Isso pode mudar em breve. A empresa vem estudando uma classe de partículas subatômicas cuja existência foi proposta há muito tempo, os férmions de Majorana. Provar a existência dos majorana significaria que é provável que eles possam ser usados para produzir qubits.

A Microsoft apoiou pesquisas lideradas pelo físico Leo Kouwenhoven, da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, que em 2012 produziram os mais fortes indícios até o momento de que essas partículas, previstas teoricamente há muito tempo, existem na prática. “Eles realmente fizeram algo muito especial”, disse Charles Marcus, físico da Universidade de Copenhague.

O laboratório dele agora está cultivando nanocabos em escala molecular que funcionarão como trilhos de trem unidimensionais, tornando possível controlar o movimento de férmions uns em torno dos outros.

Conjuntos dessas partículas podem ser usados para construir qubits no modelo topológico de computação proposto pelo matemático Michael Freedman e pelos físicos Chetan Nayak e Sankar Das Sarma em 2005.

A Microsoft começou a apoiar o esforço depois que Freedman procurou Craig Mundie, um dos principais executivos da empresa, e o convenceu de que existia um novo caminho para a computação quântica, baseado em ideias propostas originalmente pelo físico Alexei Kitaev em 1997. Mundie disse que a ideia lhe pareceu ser o tipo de aposta que sua empresa deveria fazer.

Os pesquisadores reconhecem que nem mesmo produziram um protótipo funcional do elemento básico de seu sistema.

Muita gente acreditava que os computadores quânticos só seriam úteis para o cálculo de grandes números. Mas agora muitos cientistas creem que eles possam encarar novos tipos de problema.

Quando Mundie perguntou a Freedman para que ele usaria um computador quântico, ele disse que a primeira coisa que faria seria programá-lo para criar uma versão melhorada dele mesmo.

FONTE: http://www.gazetadopovo.com.br/mundo/new-york-times/conteudo.phtml?id=1482312&tit=Fisicos-buscam-salto-quantico-na-computacao

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