Processador quântico calcula fatoração para criptografia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/08/2012

O processador quântico mede 1,6 centímetro quadrado, e possui nove elementos quânticos, incluindo quatro qubits supercondutores.
[Imagem: UCSB]

Algoritmo de Shor

Um processador quântico de estado sólido conseguiu rodar com êxito o famoso algoritmo de Shor, um verdadeiro marco na área dessa geração futurista de computadores ultra-rápidos.

O algoritmo, criado por Peter Shor em 1994, descreve como o problema de fatoração de um inteiro - dado o inteiro, encontrar seus fatores primos - pode ser resolvido por um computador quântico.

A técnica é exponencialmente mais rápida do que o mais rápido algoritmo de fatoração conhecido para os computadores clássicos - como este que você está usando agora.

Na base de aplicações como a criptografia, a fatoração trabalha com números gigantescos - os matemáticos já lidam com números formados por até 600 algarismos.

Esta é uma tarefa impraticável, mesmo para os supercomputadores - fatorar, por exemplo, o maior número já publicado pelos Laboratórios RSA, que lidam com o esquema de criptografia mais usado no mundo, usando o melhor computador e o melhor algoritmo clássico, levaria mais tempo que a idade do Universo.

"Um computador quântico pode resolver esse problema mais rapidamente do que um computador clássico em cerca de 15 ordens de magnitude [1 seguido por 15 zeros]," explica Erik Lucero, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

Fatoração quântica

O processador quântico, criado por Lucero e seus colegas, contudo, ainda é modesto frente a essas tarefas: ele conseguiu fatorar o número 15, encontrando corretamente seus fatores primos, 3 e 5.

"Nós escolhemos o número 15 porque é o menor número composto que satisfaz as condições adequadas para testar o algoritmo de Shor - é um produto de dois números primos, e não é par," explicou.

De fato, dado o estágio em que se encontra a computação quântica, o mais importante é a demonstração do conceito.

A vantagem do experimento é a utilização de um processador quântico que, ainda que simples, é baseado em uma arquitetura que pode ser escalada, de forma a poder lidar com problemas maiores.

Dois outros tipos de processadores quânticos já haviam rodado com sucesso o algoritmo de Shor, mas nenhum deles pode ser facilmente ampliado para se tornar o cérebro de um computador quântico prático.

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Qubits supercondutores

O processador foi implementado usando um circuito quântico composto por nove elementos: quatro qubits supercondutores de estado sólido - o equivalente aos transistores dos computadores atuais - e cinco ressonadores de micro-ondas.

A maior dificuldade foi a construção de um sistema de controle que permite a operação precisa dos qubits e um grau significativo de automação das operações.

A construção desse primeiro protótipo, e a demonstração de sua confiabilidade, certamente ajudarão a enfrentar os desafios de construir processadores quânticos maiores.

Segundo os pesquisadores, o próximo passo é aumentar o tempo de coerência quântica - o tempo que o dado se mantém de forma confiável no qubit.

A seguir, eles pretendem passar de nove elementos quânticos para centenas, depois milhares e, finalmente, milhões de qubits. "Agora que já sabemos que 15 =3 x 5, podemos começar a pensar em como fatorar números maiores e mais práticos," brinca o pesquisador.

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