Como a computação quântica afetaria a logística?
A computação quântica pouco a pouco vai se integrando no mundo que conhecemos. Os computadores quânticos deixaram de ser o futuro da informática estando a cada dia um pouco mais perto de se tornar uma realidade. Esses supercomputadores utilizam as regras da mecânica quântica, ou seja, aquele ramo da física que estuda o comportamento da luz e da matéria em escala atômica e subatômica, para superar as limitações da informática clássica.
Mas, quais aplicações poderia ter essa nova informática na logística? Com a ajuda da quântica seria possível, por exemplo, conseguir uma última milha realmente eficiente? A crise da cadeia de suprimentos poderia ter sido evitada ou, pelo menos, minimizada com essa tecnologia?
A física quântica
A mecânica quântica (ou física quântica) surge como tal em 1900 quando o físico alemão Max Planck lançou a teoria de que a luz é transmitida na forma de pequenos pacotes de energia que chamou de "quantum". Esse conceito evoluiu e encontrou sua interpretação matemática através das contribuições de outros cientistas como Albert Einstein, Werner Heisenberg ou Erwin Schrödinger. Este último definiu em 1929 o comportamento das partículas atômicas como uma onda de probabilidade, o que mais tarde levou ao popular paradoxo do gato de Schrödinger. A partir daqui o estudo da quântica progrediu rapidamente e atualmente as aplicações dessa teoria estão muito presentes em nossa vida cotidiana: microprocessadores, ressonâncias magnéticas e iluminação LED, entre outras.
De acordo com a mecânica quântica, o estado-posição de uma partícula é complementar a um estado-momento, por isso uma partícula pode estar em inúmeros estados simultaneamente. O professor do departamento de física da Universidade de Harvard, David Morin, descreve tal mecânica da seguinte forma: “Na mecânica quântica as partículas possuem propriedades ondulatórias. E uma equação de onda específica, a equação de Schrödinger, rege o comportamento dessas ondas.”
O que é a computação quântica?
A computação quântica é a aplicação das leis da mecânica quântica no âmbito da informática. Segundo afirma o professor de ciência da computação Lee Spector em seu livro Advances in Genetic Programming, “a computação quântica é um campo da informática que utiliza as dinâmicas dos objetos em escala atômica para armazenar e manusear informação.”
Ou seja, essa tecnologia parte do princípio de sobreposição da matéria e do emaranhado quântico para desenvolver a capacidade dos computadores. A computação quântica coloca à disposição dos computadores algoritmos muito mais eficientes em nível numérico, proporcionando ao sistema uma maior capacidade de cálculo em relação a um computador convencional.
A ideia da computação quântica surge no início da década de oitenta quando o físico americano Paul Benioff expôs seu primeiro modelo teórico de computador quântico. Paralelamente a Benioff, o também físico norte-americano Richard Feynman apontou em seu estudo, Simulating Physics with Computers, a necessidade de projetar computadores quânticos para poder realizar digitalmente experimentos de mecânica quântica.
Do bit clássico ao 'qubit'
Os bits quânticos ou qubits (do inglês, quantum bit) são a unidade de informação utilizada na computação quântica. Ao contrário do bit clássico binário, que só pode representar um valor de 0 ou 1, um bit quântico tem um estado indefinido de 0, 1 ou qualquer proporção de 0 e 1 sobreposta.
Ao poder desenvolver simultaneamente funções de 0 e 1 mediante bits quânticos, a computação quântica dispara a velocidade de execução: “Os qubits são a unidade mínima de informação processável na computação quântica, ou seja, um sistema de mecânica quântica bidimensional que permite combinar simultaneamente a codificação clássica de bits de informação (0 e 1)”, afirma Román Orús, professor da Johannes Gutenberg University (Alemanha), na revista acadêmica Reviews in Physics.
Em função do número exato de bits quânticos, esses computadores podem desenvolver cálculos em menos espaço e a uma velocidade inalcançável para um computador convencional. Microsoft, empresa líder no desenvolvimento de software quântico, explica que, por exemplo, as informações contidas em 500 bits quânticos equivalem a mais de 2500 bits clássicos.
Atualmente já existem computadores quânticos no mercado: a multinacional norte-americana IBM lançou seu primeiro computador quântico comercial em 2019, que combinava a computação quântica com a tradicional. Apresentado como o primeiro computador quântico para operar fora de laboratório, possui uma estrutura selada de mais de 3 metros de comprimento e um sistema de 20 qubits.
Benefícios (e desvantagens) da computação quântica
A principal vantagem da computação quântica é seu maior poder de cálculo. Em comparação com os bits clássicos, os bits quânticos ampliam a capacidade de cômputo de forma exponencial, o que garante processos mais ágeis: “Os computadores quânticos podem criar extensos espaços multidimensionais onde representar problemas de grande complexidade, que seriam inviáveis inclusive para os supercomputadores”, indica a IBM.
No entanto, essa tecnologia continua apresentando certas desvantagens. Os supercomputadores quânticos ainda não oferecem a confiabilidade necessária: o aumento de qubits nesses computadores faz com que o sistema seja mais propenso a erros. Por quê? Tal como indica a Microsoft “a complexidade do sistema de bits quânticos com seu ambiente, incluindo a configuração das medições, poderia facilmente alterar o sistema e levar à decoerência.”
Esse não é o único inconveniente da computação quântica: os computadores quânticos precisam de ambientes de trabalho excessivamente frios (-273 ºC). Atualmente, esses computadores exigem que os materiais supercondutores estejam a essa temperatura para garantir um bom funcionamento. No entanto, já existem projetos em andamento para tentar limitar essa desvantagem.
Aplicações de um computador quântico
A computação quântica poderia aumentar a velocidade de resposta de tecnologias que estão cada vez mais presentes em nosso dia a dia: Internet das Coisas Industrial, big data ou blockchain. Tal como descreve Petter Wittek em seu livro What quantum computer means to data mining, “através do manuseio de partículas em nível subatômico se aceleram processos de machine learning, que permitem multiplicar a velocidade de busca dos computadores em seus bancos de dados.”
O estudo Quantum supremacy using a programmable superconducting processor, publicado na revista Nature, aponta nesse mesmo sentido: “Com os computadores quânticos certas tarefas de cálculo poderiam ser executadas de forma exponencialmente mais rápida em um processador quântico do que em um processador clássico”.
Esse aumento da agilidade dos computadores poderia beneficiar uma ampla gama de campos, desde a pesquisa e diagnóstico de doenças clínicas até a meteorologia, cujos estudos de previsão aumentariam sua confiabilidade graças à análise simultânea de inúmeros padrões da computação quântica: “A mecânica quântica possibilitou grandes avanços em alguns campos muito específicos da medicina e tem potencial para revolucionar a pesquisa médica e os cuidados clínicos”, destaca Dmitry Solenov, professor da Saint Louis University (Estados Unidos), em uma pesquisa publicada na revista científica Missouri Medicine. “Como os computadores modernos saturaram em grande parte sua potência de cálculo e não estão crescendo exponencialmente tal como ocorria no século passado, a computação quântica, caso se torne realidade, é a tecnologia mais promissora para conseguir grandes progressos em processos que atualmente estão fora do alcance da potência de cálculo existente”, conclui Solenov.
A computação quântica em logística
A computação quântica poderia oferecer inúmeras possibilidades no campo da logística. Os computadores quânticos complementariam os processadores atuais, acrescentando a rapidez de dispositivos que operam através de tecnologias como o machine learning ou a inteligência artificial.
Tal como destaca um relatório da consultora internacional Accenture, “os computadores quânticos podem fornecer informações seguras para os algoritmos de machine learning. Cada iteração de novos dados pode ajudar a inteligência artificial a aprender”.
No âmbito da logística, o planejamento de rotas seria um dos grandes beneficiados pela implementação de supercomputadores quânticos. A informática quântica permitiria uma melhor aplicação da simulação de armazéns, uma vez que pode analisar todas as opções de rotas possíveis e escolher a mais eficiente dentre todas as variáveis.
A simulação de rotas não é o único cenário onde a implantação de computação quântica poderia beneficiar o desempenho logístico de uma empresa. Agilizando a simulação de cenários, os computadores quânticos poderiam chegar a ser capazes de criar cadeias de suprimentos mais resilientes.
Computação quântica, uma tecnologia com um grande potencial disruptivo
Os computadores quânticos pretendem estabelecer processos de computação mais velozes, capazes de resolver em minutos o que não poderia ser resolvido através de computadores com bits binários. Essa tecnologia poderia mudar o funcionamento de muitos âmbitos de nossa vida, incluindo a logística. Essa é uma das razões pelas quais a Comissão Europeia lançou recentemente o projeto Quantum Technologies Flagship, cujo objetivo é situar a União Europeia na vanguarda da pesquisa em computação quântica.
A computação quântica não é uma mera tecnologia a ser considerada nos próximos anos. Tal como conclui a consultora McKinsey em seu último estudo A game plan for quantum computing, “os computadores quânticos têm potencial para ser uma tecnologia transformadora e disruptiva, capaz de se impor com velocidade e causar um impacto inesperado. Quem não quer ser pego desprevenido pela computação quântica, já pode começar a preparar seu desembarque.”