Trabalho sobre computação quântica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA 
CAMPINA GRANDE – PB | 09/06/2021 
Componente curricular: Introdução à Computação 
Professor: Heron Aragão Monteiro 
Alunos: Arthur Lincoln da Paz Cristovão 
 Gustavo Genésio Rodrigues 
 Luiz Filipe Marinho dos Santos 
 Vinícius Rodrigues de Lima 
 
Atividade 04 - Introdução à Computação 
 
1 – Internet das coisas / Internet of Things (IoT) 
1.1 – Conceito 
A “Internet das Coisas” se refere a uma revolução tecnológica que tem como objetivo 
conectar os itens usados do dia a dia à rede mundial de computadores. Cada vez mais surgem 
eletrodomésticos, meios de transporte e até mesmo tênis, roupas e maçanetas conectadas à 
Internet e a outros dispositivos, como computadores e smartphones. Sendo assim uma 
extensão da internet que proporciona cada vez mais conectividade com o meio digital, 
trazendo mais praticidade e conforto para as pessoas. Tais objetos são chamados atualmente 
de objetos inteligentes. 
 
1.2 – Tecnologias envolvidas 
As tecnologias envolvidas são diversas, cada uma com seu tipo de usabilidade. A “internet 
das coisas” promove a interatividade com qualquer tipo de objetos inteligentes, sendo os mais 
usuais os relógios, meios de transporte, tênis, casas inteligentes, geladeiras, roupas e pulseiras. 
Cada uma com seu objetivo seja de medir batimentos cardíacos e passos durante o dia a 
sensores de movimento e ações a partir de comandos pela fala. Para isso, cada dispositivo 
 
 
 
utiliza tecnologias próprias para o objeto comum virar um objetivo inteligente se 
comunicando com as redes computacionais. Como por exemplo o Wi-fi, Bluetooth, 
LoRaWan, a LoRaWan bastante utilizada para comunicação segura em larga escala entre os 
objetos inteligentes, e Sigfox, o Sigfox é uma tecnologia bastante recente e já possui bastante 
aceitação, chegando a dezenas de milhares de dispositivos espalhados pela Europa e América 
do Norte. A SigFox atua como uma operadora para “internet das coisas”, com suporte a uma 
série de dispositivos. A principal função é abstrair dificuldades de conexão e prover uma API 
para que os usuários implementem sistemas IoT com maior facilidade. 
1.3 – Aplicações atuais 
 As aplicações atuais dos objetos inteligentes a partir das "internet das coisas” são diversas e 
cada vez mais utilidades se percebe-se diante dos objetos comuns. Tais aplicações surgem em 
cidades inteligentes (Smart Cities), saúde (Healthcare), casas inteligentes (Smart Home) e 
desafios emergem (regulamentações, segurança, padronizações). É importante notar que um 
dos elementos cruciais para o sucesso dos objetos inteligentes é a padronização das 
tecnologias. Isto permitirá que a heterogeneidade de dispositivos conectados à Internet cresça, 
tornando tudo conectado com a nossa realidade. Atualmente quando se fala nas aplicações dos 
objetos inteligentes se pensa bastante no conforto e dados simples, como comando de voz 
para desligar a luz e informações sobre seus batimentos cardíacos a partir de um relógio. 
Porém é muito mais que isso, estamos criando um novo mundo virtual que se interliga com a 
nossa realidade. Com os óculos de realidade aumentada (Google Glass) é possível ingressar 
nesta imersão parcial o qual se solidifica a cada dia capaz de tirar fotos a partir de comandos 
de voz, enviar mensagens instantâneas e realizar videoconferências. 
1.4 – Cenário futuro 
Especialistas têm visões bastante otimistas sobre aplicações futuras com essas tecnologias, 
tais perspectivas abrangem o uso de big data para armazenamento de rostos e, com o auxílio 
de internet das coisas vinculadas a câmeras e GPS inteligentes por exemplo, poder mapear o 
comportamento das pessoas e, a partir disso, identificar comportamentos suspeitos em 
multidões, evitando crimes. Outra perspectiva de uso dessa tecnologia se dá na automatização 
cada vez maior de veículos de passeio, como com sensores que identificam quando o carro sai 
do seu trajeto ou que se conectem e peçam por ajuda quando um acidente venha a acontecer, 
numa visão um pouco mais distante, seria até mesmo possível também a produção de carros 
que dispensam motoristas, utilizando de dados da rede e identificando automaticamente o 
trajeto por meio de um GPS inteligente. 
Na área da saúde, estima-se que mais de 40% das instituições de saúde usarão alguma 
tecnologia do tipo, dados da International Data Corporation (IDC). Um dos exemplos dessa 
tecnologia na saúde é a utilização de dispositivos de monitoramento de dados, facilitando a 
captação da rotina do paciente e auxiliando o profissional a ter um diagnóstico mais preciso. 
Exemplos dessas tecnologias são os marcapassos cardíacos, que funcionam fornecendo 
informações a todo momento de qualquer alteração no quadro de pacientes cardíacos, 
alertando previamente se algo mais sério virá a ocorrer. 
 
 
 
Outro ponto visualizado em cenários futuros é automatização cada vez maior de utensílios 
domésticos, tais como fornos e fogões que avisam quando determinadas receitas chegaram ao 
ponto desejado ou geladeiras que identificam quando determinados itens acabaram e avisam 
pra você, direto na tela do seu smartphone, que precisa que você faça compras. 
 
1.5 – Segurança e vulnerabilidades 
Devido a cada vez maior frequência de dispositivos com essas tecnologias sendo inseridos no 
nosso dia a dia, vem com eles a ameaça à nossa privacidade quando temos em mente que 
todos esses dispositivos estão conectados à internet e muitas vezes com eles estão câmeras e 
dispositivos de captação de áudio, além de alguns como os dispositivos de voz inteligente, 
como a Alexa do Google e a Cortana da Microsoft armazenarem uma série de informações 
pessoais que muitas vezes fornecemos sem nem se dar conta. Porém, muitas dessas 
vulnerabilidades podem ser evitadas por nós mesmos quando escolhemos senhas mais 
seguras, atualizamos com frequência as configurações de segurança do dispositivo e optamos 
por utilizar tecnologias que usam criptografia na troca de informações. 
O problema maior à nossa segurança se dá quando pensamos naqueles dispositivos que têm a 
capacidade de colocar nossas vidas em perigo, como os carros inteligentes e automatizados 
que permitem que os usemos sem necessariamente ter alguém ao volante, casos de acidentes 
com esses automóveis já foram registrados e esse está entre os principais argumentos dos 
mais céticos com essas tecnologias. O fato é que a IoT, mesmo que na visão de alguns ainda 
esteja engatinhando, veio para ajudar o ser humano e se mostra cada vez mais útil, 
automatizando coisas que antes necessitavam um esforço demasiadamente grande. 
 
2 – Computação Quântica 
2.1 – Definição 
A computação quântica, é uma tecnologia nova desenvolvida com o objetivo de solucionar os 
problemas difíceis demais ou até impossíveis para os "supercomputadores" atuais. com a 
utilização dos qubits no seu sistema, ele é capaz de solucionar diversos cálculos ao mesmo 
tempo, com múltiplas fontes de dados e com grande escala. 
 
 
 
 
2.2 – Princípios da computação quântica 
Na computação quântica, utiliza-se uma unidade chamada de Bit Quântico (ou qubit). O que 
faz um computador quântico ser tão poderoso, é o fato dele poder calcular além de “0” e “1” 
(como um computador normal), calcular problemas assumindo “0” e “1” ao mesmo tempo, e 
isso ocorre através de um sentido intuitivo a situação que pode ser baseado no Gato de 
Schrödinger, é graças a este experimento que o computador quântico pode usar a 
sobreposição de números no lugar do sequenciamento de cálculos, podendo fazer o 
processamento simultâneo dos dados. 
Paraa manipulação dos qubits é utilizado técnicas ópticas, ou seja, radiação eletromagnética, e 
os dispositivos que utilizam estas técnicas para a sua manipulação são constituídos por portas 
lógicas quânticas. A manipulação pode ser realizada utilizando átomos que podem ser 
excitadosou não ou os dois ao mesmo tempo, outro tipo de técnica que também pode ser 
utilizada para a manipulação é a manipulação de fótons.A vantagem de utilizar a manipulação 
de fótons, é que fótons podem constituir-se portadores altamente estáveis de informação 
quântica, porém os fótons não interagem muito bem entre si, havendo assim a necessidade de 
outro átomo para funcionar como mediador das informações, podendo assim introduzir ruídos 
adicionais e complicações ao experimento. 
Já para o armazenamento dos qubits, é utilizado um sistema de armadilhas de de íons, a 
armadilha é constituída por átomos de nêutrons. 
A classe de processamento de informações quânticas é baseada na ressonância magnética 
nuclear ou RMN, a informações quântica é armazenada nos spins nucleares dos átomos em 
moléculas e as portas lógicas manipulam essa informação usando a radiação eletromagnética. 
Porém, o fato dos supercomputadores trabalharem com a sobreposição de estados, é o que faz 
dele melhor do que um computador clássico, e é este mesmo motivo que inviabiliza a criação 
dele, a sobreposição é muito sensível a qualquer microruído eletromagnético, pois este 
microruído pode causar uma alteração no estado do q-bit fazendo com que haja a perda das 
informações nele contido. Outro fator que impossibilita a sua produção, é o superaquecimento 
das maquinas. 
2.3 – Situação atual em termos de hardware e software 
Em termos de hardware: 
Os íons atuam como principal objeto de pesquisa sobre computação quântica, atuando como 
bits quânticos (qubits). 
Os 0 e 1 da informação lógica digital são guardados no giro de cada íon aprisionado. 
 
 
 
Atualmente, os bits quânticos utilizam os íons em particular, um por um, fazendo com que se 
torne difícil a realização dos experimentos com a utilização de muitos qubits. Os testes com 
vários qubits é essencial, pois é importante para a avaliação das chances de construção de 
computador quântico. 
Os qubits são uma parte da Unidade Central de Processamento (CPU) de computador 
quântico, semelhante aos fios que ligam as variadas células operacionais. Para o controle e 
uso dos dados armazenados em cada bit quântico deverão ser fundamentais feixes de laser. 
As projeções indicam que será feito de uma pastilha de quartzo recoberta com ouro, a peça 
oval de 2 x 4 milímetros funcionam como uma espécie de "pista de corrida", com 150 zonas 
onde os bits quânticos podem ser armazenados e transportados usando campos elétricos, ou 
manipulados com feixes de laser para efetuar o processamento dos dados. 
 
 
 
 
Algumas tecnologias tratadas como propícias para meios de construção do hardware quântico: 
• Supercondutores – condutores de eletricidade, sem nenhum traço de resistência. 
Linhas de campo magnético não têm capacidade de os atravessar. 
• Armadilha de íons – dispositivo usado para medições de precisão de propriedades 
de íons e elementos subatômicos estáveis. 
• Pontos Quânticos (QD) – partículas de semicondutores extremamente pequenas, cujas 
dimensões não ultrapassam alguns nanômetros de diâmetro. 
Em termos de software: 
Os softwares que têm a tendência de serem utilizados na computação quântica deverão ser 
bastante diferentes, com um investimento bastante alto. O conhecimento sobre computação 
quântica ainda não está totalmente formado e não detemos algoritmos e software compatíveis 
para o uso de maneira rápida. 
Mas, computadores quânticos já têm a capacidade resolver problemas dos mais difíceis da 
Tecnologia da informação (TI), podendo agilizar a simulação de sistemas de grande escala, 
como a descoberta de novos produtos farmacêuticos e mercado de ações. 
Murray Thom, vice-presidente de software e serviços da D-Wave afirma que a computação 
quântica está preparada pra mudar essencialmente a maneira das empresas resolverem 
problemas complicados. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Don
 
 
 
 
 
Na china, uma das equipes da Academia Chinesa de Ciências (CAS) informou ter elaborado 
um sistema operacional para computadores quânticos. Mas, tem a expectativa que o sistema 
tenha sido produzido para controlar, apenas, os processadores produzidos pela equipe chinesa. 
2.4 – Cenário futuro 
A projeção para o futuro das pesquisas sobre computação quântica é de criar dispositivos 
capazes de resolver problemas inacreditáveis, a maior parte das empresas de ramo tecnológico 
tem investido fortemente na computação quântica, pois tem a expectativa que essa tecnologia 
possa promover a criação de softwares mais rápidos que os computadores atuais. 
No setor da biomedicina e pesquisas, os avanços são bastante significantes, sendo possível 
analisar e desenvolver estrutura moleculares em nível atômico. 
A empresa aeroespacial e bélica europeia Airbus, atualmente, já possui um algoritmo para 
simular rotas de maneira mais rápida e segura, economizando tempo e dinheiro da empresa. 
Isso significa que as empresas do ramo terão que investir para obter a tecnologia e não ficar 
atrás da Airbus. 
A computação quântica certamente apresentará uma evolução imensa, como outras 
tecnologias da era digital. 
Algumas das possíveis aplicações da computação quântica: 
• Inteligência artificial – Os serviços serão acionados de maneira muito mais rápida que 
a comum, possibilitando que a IA seja executada na prática de diversas atividades em 
tempo real. 
• Finanças – Poderá ver as movimentações do mercado financeiro em escala global, 
processado em tempo real e de forma mais ágil que o visualização do mercado hoje. 
Assim, ajudará os investidores do mercado a tomar decisões bem mais rápidas. 
• Criptografia – Os métodos atuais devem ser substituídos facilmente pelo método 
utilizado na computação quântica, sendo possível realizar a criação de novas proteções 
e gestão de dados, assim, assegurando que o vazamento de dados deixe de ser algo 
preocupante para as empresas. 
 
 
 
 
 
Fontes pesquisadas: 
 
https://www.researchgate.net/profile/Adelino-
Gala/publication/327601891_Desvelando_a_Internet_das_Coisas/links/5b991fe5299bf14ad4d
41ca3/Desvelando-a-Internet-das-Coisas.pdf 
https://homepages.dcc.ufmg.br/~mmvieira/cc/papers/internet-das-coisas.pdf 
https://www.poli.usp.br/noticias/1700-o-futuro-da-internet-das-coisas.html 
 
https://www.techtudo.com.br/noticias/2021/04/internet-das-coisas-como-sera-o-futuro-das-casas.ghtml 
 
https://maislaudo.com.br/blog/iot-na-medicina/ 
 
https://cio.com.br/gestao/10-principais-vulnerabilidades-da-internet-das-coisas/ 
 
https://cryptoid.com.br/identidade-digital-destaques/computacao-quantica-entenda-por-que-
essa-tecnologia-precisa-estar-no-horizonte/ 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Computa%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%A2ntica 
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=hardware-computador-
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https://www.prp.unicamp.br/pibic/congressos/xxcongresso/paineis/116584.pdf 
https://neofeed.com.br/blog/home/inteligencia-artificial-computacao-quantica-a-nova-fronteira-da-
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https://canaltech.com.br/inovacao/conheca-projetos-inovadores-de-3-startups-de-computacao-
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https://www.2cloud.com.br/computacao-quantica-esse-pode-ser-o-futuro-da-computacao-em-nuvem/ 
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