Um dos principais físicos teóricos do mundo, Juan Maldacena, do Institute for Advanced Study em Princeton, EUA, acredita que os computadores quânticos podem ser capazes de simular o comportamento exótico de um buraco negro dentro da próxima década. A simulação de um buraco negro em detalhes pode desvendar perguntas na fronteira da física moderna, além de unir as teorias da mecânica quântica e da gravidade.
Os buracos negros são muito pequenos e densos, o que os torna objetos de estudo únicos e intrigantes na busca por uma teoria da gravidade quântica. No entanto, estudá-los de perto é impossível e a simulação detalhada em computadores convencionais é complexa.
Maldacena e outros físicos têm buscado entender os efeitos da gravidade quântica através do estudo de universos modelo simplificados, como um proposto na década de 1990, contendo apenas um único buraco negro. Entretanto, esses modelos ainda estão além das capacidades computacionais atuais.
Os computadores quânticos, que utilizam qubits para processar informações, apresentam uma grande vantagem sobre os computadores tradicionais na simulação desses universos modelo. Para alcançar essa simulação, Maldacena estima que seriam necessários aproximadamente 7.000 qubits. Porém, para garantir a precisão dos resultados, os qubits precisariam de correção de erros, já que são suscetíveis a interferências e ruídos. Isso elevaria o total necessário para cerca de 1 milhão de qubits.
Grandes empresas como IBM e Google planejam construir dispositivos com essa capacidade nos próximos 10 anos. Atualmente, o computador quântico mais avançado é o Osprey da IBM, com 433 qubits, ainda sem correção de erros.
Maldacena sugere que máquinas menos potentes também podem ser úteis, já que a simulação pode não exigir correção de erros perfeita, contanto que algumas características do buraco negro sejam ignoradas. O número total de qubits necessários se tornaria mais razoável e comparável ao necessário para quebrar criptografia RSA, uma das principais técnicas de segurança de dados.
Para confirmar a simulação de um buraco negro quântico, os pesquisadores deverão buscar padrões de energia em frequências específicas, semelhantes às ondas gravitacionais observadas em buracos negros em nosso próprio universo. A detecção desses padrões indicaria que a simulação se comporta como um buraco negro real, afirma Maldacena.
Embora alguns cálculos numéricos para o modelo simplificado possam ser realizados em computadores clássicos, eles são limitados em relação ao tipo de informação produzida e ficam congelados no tempo, explica Masanori Hanada, da Universidade de Surrey, no Reino Unido. A implementação do modelo em um computador quântico permitiria avançar no tempo, ajudando a entender como a gravidade quântica funciona ao longo do tempo em nosso próprio universo.
A simulação de buracos negros em computadores quânticos traria avanços significativos na compreensão do comportamento da gravidade quântica e seu papel em nosso universo. Além disso, os computadores quânticos podem ajudar a desvendar os mistérios por trás de outros fenômenos astrofísicos e melhorar nossa compreensão da física fundamental.
Ainda há um longo caminho a percorrer até que os computadores quânticos atinjam a capacidade necessária para simular um buraco negro, mas os esforços de empresas como IBM e Google, bem como dos pesquisadores que trabalham no desenvolvimento da correção de erros quânticos, estão pavimentando o caminho para essa conquista tecnológica e científica.
Com o desenvolvimento contínuo da computação quântica e a crescente capacidade de simular fenômenos complexos, como os buracos negros, a humanidade está cada vez mais próxima de desvendar os segredos do universo e avançar na compreensão das leis fundamentais da física. Esses avanços podem trazer implicações significativas não apenas para a ciência, mas também para a tecnologia e a sociedade como um todo.
Ao longo da próxima década, conforme a computação quântica evoluir, espera-se que se torne uma ferramenta crucial no estudo e na simulação de fenômenos astrofísicos complexos. A contribuição de computadores quânticos no estudo de buracos negros e gravidade quântica é apenas o começo de uma nova era na física teórica, onde a simulação de eventos cósmicos antes inacessíveis pode se tornar uma realidade, ampliando nosso entendimento sobre o funcionamento do universo e a natureza das forças fundamentais que o governam.
