Um motor térmico quântico inovador aproxima a realidade dos computadores quânticos de maior porte

Um motor térmico quântico em microescala, capaz de converter energia térmica em trabalho utilizável a temperaturas próximas de zero, abriu caminho para a criação de um computador quântico mais eficiente.

Os cientistas da Universidade Aalto desenvolveram a primeira máquina capaz de realizar um ciclo mecânico quântico completo dentro de um circuito supercondutor. Toda a máquina mede menos que um grão de areia. O qubit, que é um portador de informação mecânica quântica, é usado como matéria-prima no motor.

O professor da Academia, Mikko Möttönen, liderou o projeto, que foi publicado na revista Nature Communications. A máquina utiliza o mesmo princípio básico dos motores de carros e usinas de energia. Essas máquinas geram trabalho através da troca de energia entre ambientes quentes e frios.

A máquina desenvolvida por Aalto faz isso em um chip microscópico onde a física quântica governa o comportamento de energias minúsculas.

Os pesquisadores usam um refrigerador para aquecer e resfriar o qubit

O motor contém um qubit transmon com fluxo ajustável, conectado a um ressonador e a um refrigerador de circuito quântico. Transmons já são comuns em computadores quânticos.

Os engenheiros usam sinais de micro-ondas para controlá-los enquanto armazenam e processam informações quânticas. Aqui, o transmon substituiu o gás que normalmente serviria como material de trabalho dentro de um motor padrão.

O refrigerador executava duas tarefas opostas. Motores térmicos normais geralmente dependem de fontes quentes e frias separadas. A equipe de Aalto alterou as configurações de um dispositivo para que ele pudesse aquecer o qubit durante uma parte do processo e resfriá-lo durante outra. Os pesquisadores também alteraram o nível de energia do qubit em momentos cuidadosamente escolhidos.

Essa sequência completou todas as quatro partes de um ciclo Otto quântico. Os motores a gasolina usam o ciclo Otto comum por meio da compressão e expansão de combustível e ar dentro dos cilindros.

A nova máquina não utilizava gás comprimido. Um único qubit trocava quantidades extremamente pequenas de energia dentro de um circuito mantido a temperaturas criogênicas.

O primeiro autor do estudo, Tuomas Uusnäkki, explicou a configuração do experimento: “Em nosso experimento, construímos um motor térmico nanofabricado usando circuitos supercondutores e o operamos em um criostato próximo ao zero absoluto. Em seu núcleo está um qubit transmon, um dos blocos de construção básicos das tecnologias quânticas modernas”, disse Tuomas.

Desenvolvedores Bitcoin traccomo algoritmos quânticos podem afetar a segurança da rede

A computação quântica também é importante para Bitcoin, embora a questão da segurança seja distinta da do motor térmico. Satoshi Nakamoto nunca considerou a força bruta da inteligência artificial classiccomo um perigo prático, e isso continua sendo verdade. A questão quântica tem duas partes. Uma diz respeito ao hashing, enquanto a outra diz respeito às assinaturas digitais.

O algoritmo de Grover pode acelerar as buscas por possíveis respostas. Se usado contra o SHA-256, ele reduziria a proteção efetiva do sistema de 256 bits para aproximadamente 128 bits.

Esse nível ainda está muito além das máquinas disponíveis atualmente. Os pesquisadores afirmam que um atacante precisaria de hardware quântico muito maior do que qualquer coisa que exista atualmente.

O algoritmo de Shor representa a maior preocupação, pois ataca assinaturas em vez de hashes. Um computador quântico suficientemente poderoso poderia calcular uma chave privada a partir de uma chave pública já exposta na curva elíptica usada pelo Bitcoin (BTC).

Cerca de 7 milhões Bitcoin, quase 35% da oferta total, estão em endereços com chaves públicas visíveis. Esses ativos podem se tornar vulneráveis caso o hardware necessário seja construído.

A Inteligência Artificial Quântica do Google, uma unidade da Alphabet Inc. (NASDAQ: GOOGL), divulgou um estudo em 2026 que reduziu o número projetado de qubits físicos necessários para decifrar a curva do Bitcoinpara cerca de 500.000. Os computadores quânticos modernos geralmente não têm mais do que 1.000 a 1.500 qubits.

Os pesquisadores enxergam uma ameaça real entre 2029 e 2035, com base nos avanços na correção de erros.

Satoshi discutiu a segurança de hash diversas vezes em 2010, incluindo a possibilidade de uma colisão parcial de SHA-256. Sua resposta proposta permaneceu a mesma: os desenvolvedores precisam primeiro proteger a blockchain íntegra e, em seguida, substituir a função comprometida.

As atualizações subsequentes do Bitcoin não afetaram a função hash usada na rede. O Segregated Witness foi introduzido em 2017, enquanto o Taproot foi introduzido em 2021.

A resistência quântica começou a se tornar uma questão importante entre os desenvolvedores por volta de 2020, graças ao aumento da conscientização sobre os algoritmos de Grover e Shor.

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