Bit eletronico x quantico

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  • Publicado : 2 de abril de 2013
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3 – Bit: eletrônico X quântico
A evolução das tecnologias acontece muito rápido, onde as indústrias tentam manter a Lei de Moore. Esta lei surgiu em 1965 quando Gordon Earl Moore (co-fundador da Intel) estabeleceu o conceito que previa que o poder de processamento dos equipamentos (dispositivos eletrônicos tais como computadores, celulares entre outros) aumentaria seu desempenho para 100%melhor mantendo o mesmo valor aquisitivo em um período previsto (antes ele estabeleceu dezoito meses, mas depois passou para vinte e quatro meses). Para manter esta Lei a busca por tecnologia alternativa cresceu e cresce cada vez mais, procurando materiais que possibilitem o processamento em escalas menores, minimizando chips altamente integrados, com densidades de bilhões de transistores por cm2aumentem o desempenho. Atualmente a lei esta sendo mantida somente no quesito desenvolvimento, pois estas novas tecnologias possuem custos altíssimos. Alguns cientistas predizem que esta lei já esta chegando ao fim (aproximadamente 2020), pois os processos de litografia em escala mínima ira esbarrar nas leis da física. A Figura 1 apresenta a discrepância entre o primeiro computador digital eletrônicoem larga escala (ENIAC-Electronic Numerical Integrator and Computer) para as tecnologias atuais. [1]

Figura 1: Linha do tempo sobre o salto do desenvolvimento dos equipamentos eletrônicos.

O interesse por novos tipos de tecnologia tem crescido atualmente com intuito de substituir a tecnologia de circuitos integrados atual. Como exemplo desta nova tecnologia se encontra os computadoresquânticos. [2] Um dos pesquisadores desta área é Geordie Rose, co-fundador da D-Wave Systems, empresa de computação quântica sediada em Burnaby-British Columbia, Canadá. Nos relatos deste pesquisador ele chegou a sugerir que o número de qubits (bit quântico) em uma escala de arquitetura da computação quântica deve dobrar a cada ano, surgindo novamente uma lei (Rose’ Law), no entanto o desafio deescalabilidade nesta área vem sendo muito especulado e discutido dentro da comunidade científica. [3]
O transistor é um componente base da computação convencional, aonde o bit é a unidade básica de informação de um computador. O aglomerado de componentes eletrônicos formam o chip, por exemplo um chip de memória DRAM é formado por varias células, sendo que cada célula é formada por um transistor e umcapacitor. Enquanto o transistor controla a corrente elétrica que passa pelo sistema o capacitor armazena esta corrente por um período de tempo. O bit de informação depende da passagem ou não desta corrente, sendo bit "1" a condição de alta condutividade, ou seja passa corrente (transistor ligado e capacitor carregado) e o bit "0" a condição de menor condutividade, ou seja não passa corrente elétrica(transistor desligado e capacitor descarregado). [4,5]

Figura 2: Esquema de uma célula de memória utilizando um capacitor ferroelétrico (esquerda) e uma matriz cross-point simples (direita). [4]
Um sinal pode ser enviado pelo usuário do computador através de um simples toque no teclado que é transformado em uma série de impulsos elétricos, os quais geram certo número de bits. Um conjunto deoito bits forma um byte que é a unidade básica de informação com a qual um computador trabalha. Os sistemas operacionais (Windows, Linux, etc) codificam estes bytes traduzindo-os como uma sequencia de comandos fazendo com que a resposta seja impressa na tela do computador. Toda essa operação acontece muito rápido, em milésimos de segundo.
Enquanto o computador convencional se baseia em transistorese chips eletrônicos (Figura 3.a), o computador quântico é um dispositivo que faz o uso do chamado chip quântico, o qual só pode ser explicado utilizando os conceitos da mecânica quântica, abordando propriedades como sobreposição e interferência. Em vez de bits o computador quântico utiliza qubits (bit quântico) como unidades de informação. Esta unidade é entendida através do sistema quântico...
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