"Um cálculo clássico é como uma voz a solo - uma linha de tons puros a sucederem-se uns aos outros. Um cálculo quântico é como uma sinfonia - muitas linhas de tons a interferirem umas com as outras".
Seth Lloyd
Definição
A computação quântica é um tipo de computação cujo funcionamento pode aproveitar os fenómenos da mecânica quântica, tais como sobreposição, interferência e emaranhamento1. Um computador quântico é concebido para tratar e processar dados e informação de uma forma fundamentalmente diferente de um computador clássico, especialmente quando apresentado com problemas que envolvem um grande número de variáveis e potenciais resultados; é também muito mais rápido. No entanto, os actuais protótipos de computadores quânticos são demasiado pequenos para terem um desempenho superior ao dos computadores clássicos e para terem aplicações práticas no mundo real.
O último chip da IBM construído durante 2021 contém 127 qubits em comparação com os milhares de milhões em todos os chips convencionais do mesmo ano. Um qubit (bit quântico) é o equivalente quântico de um bit, um bit clássico só pode estar num dos dois estados de que é capaz :1 ou 0, mas as qubits podem ser ambas ao mesmo tempo e por isso as operações sobre ele são feitas em ambos os valores ao mesmo tempo, a este fenómeno chama-se sobreposição. A computação quântica é uma disciplina incrivelmente jovem, o primeiro computador quântico funcional composto por 2 qubits foi feito em 1998, um esforço colaborativo de múltiplas universidades. Ao contrário dos transístores clássicos, não se pode simplesmente adicionar mais à Unidade Central de Processamento (CPU) reduzindo o processo, as qubits têm de ser enredadas. As qubits enredadas são essencialmente uma única unidade, não podem ser descritas individualmente, uma vez que as suas propriedades dependem umas das outras, o estado de uma qubits depende de todas as outras qubits com que está enredada. Devido a esta escala quântica de potência computacional dos computadores exponencialmente em comparação com a escala linear dos computadores convencionais, mas também é mais difícil aumentar a contagem de qubit. Farei o meu melhor para manter as fórmulas matemáticas a um nível mínimo nesta percepção.
127
1000
700
5
Aprendizagem mecânica
Em computação convencional o treino de IA leva muito tempo e recursos computacionais. Mesmo com o hardware mais recente, o treino de uma IA a um nível que pode ser considerado suficiente leva um tempo incrivelmente longo e mesmo assim, inevitavelmente, haverá erros cometidos pela IA, daí que seja apenas considerado "suficiente". Mas com a sobreposição de um computador quântico, pode essencialmente realizar operações em simultâneo. Esta mentalidade de computação simultânea não é nova, as Unidades de Processamento Gráfico (UGP) têm uma arquitectura que é conducente a esta mentalidade de computação simultânea, em relação às CPUs clássicas. As GPUs têm muitos "núcleos" que são especializados e muito menos versáteis do que os núcleos de CPU, mas uma vez que o treino de IA é essencialmente apenas a repetição de uma tarefa relativamente simples, as GPUs têm sido a primeira escolha em hardware para treino de IA durante muito tempo. No entanto, devido à natureza dos bits clássicos, só podem ser melhorados através da adição de mais núcleos; a longo prazo, isto é inviável, considerando o quanto mais difícil é fazer nós de processo mais pequenos.
Descoberta de drogas
A investigação e desenvolvimento é tão fundamental para as empresas farmacêuticas que estas gastam uma média de 15% das suas vendas em I&D6. As formações moleculares necessárias no desenvolvimento de medicamentos são tão pequenas que os fenómenos quânticos as afectam, pelo que a computação quântica poderia ser incrivelmente útil no processo de concepção de medicamentos assistida por computador (CADD). Prevê-se que a computação quântica será capaz de prever e simular a estrutura, propriedades e comportamento (ou reactividade) destas moléculas de forma mais eficaz do que a computação convencional.3 A utilização de computadores convencionais para aumentar a precisão das simulações moleculares tem um aumento exponencial dos recursos computacionais; o surgimento de computadores quânticos tem o potencial de remediar o facto de ser dispendioso para um computador convencional tentar simular sistemas quânticos; tais como moléculas. Pharma já está a fazer uso da aprendizagem de máquinas para acelerar e melhorar o processo de desenvolvimento de medicamentos, mas considerando que a aprendizagem de máquinas dará um grande salto em frente quando os computadores quânticos puderem ser utilizados para o efeito, Pharma está posicionada para ser um dos principais beneficiários do advento dos computadores quânticos.
Conclusão
O ritmo da descoberta de medicamentos deu um salto com a ajuda da aprendizagem de máquinas, mas com o advento dos computadores quânticos no horizonte, é evidente que a indústria farmacêutica está prestes a sofrer uma transformação qualitativa no seu ciclo de desenvolvimento de medicamentos.
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