O físico Eduardo Mucciolo é um dos um dos responsáveis por uma nova abordagem para resolver problemas computacionais difíceis com maior rapidez. (Foto: DR)

Eduardo Mucciolo, professor da “University of Central Florida”, e um prestigiado físico a nível mundial, vai estar na Faculdade de Engenharia da U.Porto (FEUP) nos próximos dias 14 e 15 de novembro – quarta e quinta-feira – para proferir dois seminários do Ciclo sobre Computação e Informação Quântica. Organizado pelo Departamento de Engenharia Física, as sessões vão decorrer na sala B032, a partir das 14h30, e terão como temas “Quantum Computation: How It Works, What It Can Do, and Where It Stands” e  “New Developments at the Interface between Quantum Physics and Computer Science”, respetivamente.

Esta é uma oportunidade para ouvir um dos principais responsáveis por uma nova abordagem para resolver problemas computacionais difíceis com maior rapidez. Num trabalho publicado na revista “Nature Communications” de 12 de maio, a equipa de Eduardo Mucciolo propôs uma maneira de aplicar a mecânica estatística – um ramo da física – para criar algoritmos mais eficientes que podem ser executados em computadores tradicionais ou num novo tipo de máquina computacional quântica.

Inicialmente criada para estudar à escala microscópica o comportamento macroscópico de sólidos, gases e líquidos, a mecânica estatística é usada para descrever uma variedade de estados complexos da matéria: do magnetismo à supercondutividade. Foram também aplicados métodos derivados da mecânica estatística para se compreenderem, por exemplo, padrões de tráfego, o comportamento de redes de neurónios, avalanches de areia ou flutuações no mercado de ações.

Um problema computacional bem conhecido é o de se determinar o trajeto mais eficiente para um vendedor ambulante visitar clientes em várias cidades. Aparentemente simples, na verdade é surpreendentemente complexo e muito estudado, com implicações em campos tão amplos quanto a manufatura ou o controle de tráfego aéreo.

Já existem algoritmos de sucesso baseados em mecânica estatística que são usados para resolver problemas computacionais. Trata-se de algoritmos que mapeiam problemas num modelo de variáveis binárias em nós de um gráfico e a solução fica “codificada” na configuração do modelo com a energia mais baixa (dito estado fundamental). Ao construir o modelo em hardware ou numa simulação por computador, os investigadores podem arrefecer o sistema até este atingir o seu estado de menor energia, obtendo-se assim a solução do problema.

“O problema com esta abordagem é que muitas vezes é preciso passar por transições de fase semelhantes às encontradas quando se passa de uma fase líquida para uma fase de vidro, onde existem muitas configurações concorrentes com baixa energia”, disse na altura Mucciolo. “Tais transições retardam o processo de abaixamento de temperatura, tornando o método inútil.”

O problema foi, no entanto, ultrapassado graças aos contributos de Eduardo Mucciolo e dos físicos Claudio Chamon e Andrei Ruckenstein ao mapear o problema computacional original num modelo estatístico elegante sem transições de fase, designado por “modelo de vértice”, tendo aspetos deste modelo sido submetidos a um registo de patente.

Computação Quântica: a nova prioridade da União Europeia

A Comissão Europeia deverá investir cerca de mil milhões de euros para o setor da tecnologia quântica ao longo da próxima década. (Foto: DR)

O anúncio foi feito com pompa e circunstância, em Viena. A Comissão Europeia prepara um investimento na ordem dos mil milhões de euros nos próximos 10 anos, no âmbito do Quantum Technologies Flagship (QTF). A iniciativa pretende financiar mais de 5 mil projetos no setor da tecnologia quântica, com foco em quatro áreas principais: comunicações quânticas, computação quântica, simulação quântica e metrologia quântica. A partir de 2021, deverão juntar-se ao programa mais 130 iniciativas, que vão da investigação científica à industrialização.

De acordo com dados oficiais, a Comissão Europeia assume que o objetivo é criar uma rede quântica comunitária, em que os computadores quânticos, os sensores e os simuladores possam ligar-se numa rede de comunicações quânticas. O projeto deverá promover o nascimento de uma indústria quântica no mercado europeu que, por sua vez, poderá beneficiar o desenvolvimento de outros setores com a criação de ferramentas tecnológicas disruptivas.

“A Europa está determinada em liderar o desenvolvimento das tecnologias quânticas em termos globais”, afirmou Andrus Ansip, vice-presidente da comissão para o Mercado Único Digital. “[Este] projeto é parte da nossa ambição em consolidar e expandir a excelência científica da Europa. Se quisermos desbloquear todo o potencial das tecnologias quânticas, temos de desenvolver uma base industrial sólida com recurso à investigação que produzimos”.

Os especialistas acreditam que a atual revolução quântica vai permitir o desenvolvimento de sensores ultraprecisos – que podem vir a dar início a uma nova era na medicina – novos tipos de comunicação e um novo sistema de segurança (criptografia quântica) que deverá ser essencial para proteger os dados digitais dos utilizadores na internet.