30/05/2023 - Tecnologia e Inovação

O computador quântica e seus possíveis usos biotecnológicos: Uma mudança de direção a 360°

Por sahira janeir

O computador quântica e seus possíveis usos biotecnológicos: Uma mudança de direção a 360°

A tecnologia sempre nos impressiona mais, e aplicá-la à ciência permite melhor desenvolvimento e resultados. Mas, para poder seguir o ritmo e aproveitar todas as suas possibilidades, temos de imaginar um mundo e os lucros de tecnologias que ainda não existem no mercado. Embora hoje, 2023, o “boom” do momento e a guerra tecnológica seja definida pelas IA e chat GPT, o dia de amanhã tudo o que você conhece será diferente. E é que o mundo vai dar uma mudança de direção a 360°. Você poderia imaginar que o sistema de internet caia? Que todas as nossas contas possam tornar-se apenas um instante facilmente hackeáveis e descodificação? Bem, tudo isso poderia acontecer com a criação de um computador quântico. Continuei a ler para descobrir de que se trata e de que maneira poderia nos ajudar no campo da saúde.

O computador quântica

Este tipo de super-dispositivo de computação utiliza princípios da mecânica quântica (a parte da física que estuda as partículas atômicas e subatómicas) em vez da física clássica para realizar operações e resolver problemas que podem ocorrer simultaneamente. Baseia-se nos princípios da sobreposição da matéria e do entrelaçamento quântico para desenvolver uma computação diferente da tradicional. Em teoria, seria capaz de armazenar muitos mais estados por unidade de informação e operar com algoritmos muito mais eficientes a nível numérico.

O que é um qubit?

Enquanto os computadores clássicos usam bits clássicos para armazenar e processar informações em forma de 0 e 1 com uma probabilidade de 50% deles, os computadores quânticos usam qubits (bits quânticos) e manejam não só 0 e 1 mas também tudo o que há entre esses dois valores diminuindo as probabilidades de que toque um dos dois valores. Uma propriedade fundamental dos qubits é sua capacidade de estar em superposição, o que significa que podem existir em múltiplos estados ao mesmo tempo. Esta é a razão pela qual podem realizar cálculos paralelos massivos e certos tipos de operações de maneira muito mais eficiente do que as clássicas.

Além disso, o fato de que os computadores quânticos manejem uma forma mais avançada de bits, permite que possam hackear qualquer algoritmo desenvolvido com os computadores convencionais. Isto resume-se basicamente ao poder adivinhar qualquer senha e código, seja de uma conta pessoal como uma conta de banco, ou mesmo no estado decifrando mensagens privadas com o benefício de que um algoritmo de um computador quântico seria impossível de decifrar, ou por outra quântica. Isso poderia colapsar a internet, as aplicações, a informação e tudo como o conhecemos, pelo que o desenvolvimento desta tecnologia é de grande interesse político. O país que consiga chegar a esta meta poderia ser tratado da próxima potência mundial.

Computador clássico vs quântica

Então, você aprenderá quais são as diferenças entre um computador clássico e uma quântica, embora algumas já as conheçam:

  • Unidades de informação: A informática quântica utiliza como unidade básica de informação o qubit que suporta a sobreposição coerente de 1 e 0, em vez do bit convencional que suporta apenas 0 ou 1. Esta particularidade da tecnologia quântica faz com que um qubit possa ser zero e um ao mesmo tempo, e além de uma proporção diferente. A multiplicidade de estados possibilita que um computador quântico de apenas 30 qubits, por exemplo, possa realizar 10 bilhões de operações em coma flutuante por segundo, ou seja, cerca de 5,8 bilhões mais do que a videoconsola PlayStation mais potente do mercado.
  • Estados e cálculos: Enquanto um computador clássico realiza cálculos sequenciais em estados bem definidos, um computador quântico pode realizar cálculos em múltiplos estados quânticos simultaneamente devido à superposição e à entrelaçação quântica. Isso permite que um computador quântica faça cálculos paralelos massivos e explore diferentes soluções em paralelo, o que pode oferecer vantagens significativas em certas aplicações.
  • Princípio de incertidumbre: A física quântica está sujeita ao princípio de incerteza de Heisenberg, que estabelece que não se pode conhecer simultaneamente com precisão absoluta a posição e o momento de uma partícula. Isso implica que, em um computador quântico, a informação contida nos qubits está sujeita a certo grau de incerteza e erro devido a efeitos quânticos inerentes.
  • Tecnologia e implementação: Os computadores clássicos são baseados em circuitos elétricos e transistores, enquanto os computadores quânticos requerem tecnologias baseadas em princípios quânticos, como armadilhas de íons, cúbits supercondutores, qubits de topologia e fotones entrelaçados.
  • Desenvolvimento: O computador quântico ainda se encontra em uma fase precoce de desenvolvimento e enfrenta vários desafios técnicos, como a correção de erros quânticos, a estabilidade dos qubits e a escalabilidade. À medida que a pesquisa e o desenvolvimento no campo da computação quântica continuam avançando, é possível que vejamos aplicações mais amplas e práticas desta tecnologia no futuro.

O computador quântica e seus possíveis benefícios em biotecnologia

Embora esta tecnologia ainda esteja nas suas fases iniciais do desenvolvimento, temos de imaginar de que forma seria revolucionar a biotecnologia para nos antecipar e expressar as capacidades que nos possibilita. Algumas delas são:

  • Otimização da escolha do tratamento para doenças: Os computadores quânticos poderiam tomar os dados dos medicamentos, compostos e moléculas disponíveis no mercado e na natureza e analisar qual seria a ideal para doenças órfãs ou para tratamentos personalizados a doenças. Isso aceleraria parte da regulamentação e pouparia muito dinheiro em ensaios clínicos e pré-clínicos tanto a nível estatal como privado.
  • Simulação de sistemas biológicos: Os sistemas biológicos são extremamente complexos e difíceis de modelar com precisão. Os computadores quânticos poderiam permitir uma simulação mais precisa e detalhada de sistemas biológicos, como proteínas e reações químicas, o que ajudaria a compreender melhor o seu funcionamento e a conceber medicamentos mais eficazes.
  • Otimização de processos biológicos: Os algoritmos de otimização quântica poderiam ser usados para melhorar e acelerar os processos de design de fármacos, otimização de rotas metabólicas ou otimização de sequências de ADN. Estes algoritmos poderiam explorar de forma mais eficiente um espaço de soluções muito grande e ajudar a encontrar soluções ótimas mais rapidamente.
  • Design de materiais bio-miméticos: As propriedades únicas dos materiais biológicos, como a resistência e a flexibilidade das proteínas, poderiam ser imitadas e concebidas em materiais sintéticos. Os computadores quânticos poderiam ajudá-los a modelar e desenhar de maneira mais eficiente e funcional, abrindo novas possibilidades em áreas como a engenharia de tecidos, a nanomedicina e a fabricação de dispositivos biomédicos.
  • Criptografia e segurança biomédica: A criptografia baseada em princípios quânticos, como a troca de chaves quânticas, poderia melhorar a segurança na transmissão de dados biomédicos sensíveis. Além disso, os algoritmos criptográficos quânticos poderiam ajudar a proteger a privacidade e a confidencialidade dos dados genômicos e de outros dados biomédicos.
  • Análise de dados genômicos e de proteínas: A quantidade de dados gerados pela sequenciação do ADN e outras técnicas de biologia molecular é enorme e requer métodos eficientes de análise. Os computadores quânticos poderiam ajudar a acelerar o processamento e a análise de grandes conjuntos de dados genômicos e proteômicos, o que permitiria uma compreensão mais profunda da genética e da biologia.
Mais alguma coisa acontece?

Deseja validar este artigo?

Ao validar, você está certificando que a informação publicada está correta, nos ajudando a combater a desinformação.

Validado por 0 usuários
sahira janeir

sahira janeir

Olá, Sou Sahira, Biotecnóloga Biomédica! Estudei em Buenos Aires onde me enfoquei na epigenética e reprodução, mas agora me encontra na Espanha desenvolvendo tratamentos terapia celular e regeneração neuronal da medula espinhal, e combinando a IA para a detecção precoce de doenças. Além disso, estudo Gestão Tecnológica de CDTM, Valencia-Munich onde desenvolvimento produtos e soluções digitais inovadoras para empresas como Lufthansa e S2grupo.

Linkedin

Visualizações: 32

Comentários