Comparação da lógica quântica com a lógica binária na ciência da computação

A linguaguem binária de máquina foi aprimorada e sistematizada pelo filósofo Leibniz como uma aplicação da lógica clássica aristotélica à sistemas binários indianos e chineses(expostos no I Ching o livro das mutações) da antiguidade. Leibniz se inspirou nos conceitos de yang e yin do livro chinês I Ching para sintetizar os 0 e 1 num sistema coerente, com os símbolos representando os 2 estados contrários e mutuamente excludentes, o vazio e o cheio. Os zeros e uns equivalem as oposições do feminino e masculino do I Ching e também as 2 oposições fundamentais de toda realidade, a saber, vazio(0) e matéria(1), ausência(nada) e presença(cheio) respectivamente.

Quando aplicamos a lógica bináriá-booleana na construção de sistemas e softwares, estamos programando estados possíveis de acordo com certas ações dos operadores desses sistemas. Por exemplo, numa autentificação de usuário num banco para uma determinada operação, se ele digitar a senha errada, o sistema fornecerá um estado de 0, que representa o falso(negação) e que portanto resultará numa ação computacional de não liberaração da atividade que deseja realizar. Ao contrário, se a senha estiver correta o estado será 1, que representa o verdadeiro e segue-se a ação computacional de liberação da atividade.
Ou seja, ou a operação será liberada ou não será liberada dependendo das pré-condições lógicas programadas.

As 2 operações ao mesmo tempo não podem jamais serem executadas, a aplicação não seria executada e resultaria num bug, pois as 2 ações são contrárias sendo impossível ter a liberação e não liberação de um estado simultaneamente, assim como é impossível no mundo real uma porta estar fechada e aberta simultaneamente, uma lâmpada estar acessa e apagada simultaneamente ou um corpo estar em deslocamento e em repouso (em relação ao referencial estático terra) simultaneamente. Violaria o princípio da não-contradição, a principal lei lógica extraída da realidade e que governa todos os fatos e fenômenos físicos do mundo, sem o qual as coisas como observamos e conhecemos seriam impossíveis.

A ideia da lógica quântica do qubit é sustentar que um estado computacional pode receber 0 e 1 simultaneamente e que esse tipo de lógica seria muito mais eficiente e rápida que a lógica clássica binária-bolleana. Ora, como já demonstramos acima, é impossível aplicar 0 e 1 à uma mesma operação computacional simultaneamente, assim como é impossível obtermos portas abertas e fechadas, luzes acesas e apagadas simultaneamente na realidade. Na pior das hipóteses um algorítmo com a lógica do qubit jamais seria executado.

De acordo com um artigo de dissertação de mestrado que li em pdf, disponível no google para dowload com o título;

UMA LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO
QUÂNTICA ORIENTADA A OBJETOS
BASEADA NO FEATHERWEIGHT JAVA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Samuel da Silva Feitosa
Santa Maria, RS, Brasil
2016

Fonte:https://repositorio.ufsm.br/handle/1/12028

Na página 20 e 21 o autor diz sobre a esfera de Boch:

"Observando a infinidade de possíveis pontos da esfera de Bloch, pode-se imaginar o poder de representação de um único qubit, de modo a armazenar uma grande quantidade de informação. Entretanto, essa percepção é inválida. Como já mencionado, a partir da medição
de um qubit, este entra em colapso, apresentando apenas um de seus estados puros, o que frusta a ideia do poder de armazenamento de um qubit. Por exemplo, se uma medição de um estado em superposição |0i + |1i /√2, retornar |0i, então, o qubit deixa o estado de superposição e a partir daí passará a ter o valor |0i para o restante do circuito quântico".


Em seguida ele discorre sobre todo processo de conversão de um estado de superposicão, mas se o algorítmo quântico tem que fazer toda uma conversão de estados de superposição probabilísticos quando esta em 0 e 1 simultaneamente para os valores binários determinísticos 0 ou 1, isso resultaria em mais consumo de recurso de processamento pelo processador, pois no estado clássico o processador tem acesso direto aos estados 0 ou 1 conforme o desfecho das operações executadas pelos clientes ou operadores dos sistemas, ao passo que no qubit é preciso o processador fazer complexas verificações de funcões matemáticas para a partir desses resultados obtidos, colapsar o estado de superposição de 0 e 1 simultaneamente para obter o 0 ou 1 do bit clássico, que bloqueará ou liberará as operações dos usuários.

Ou seja, os sistemas computacionais e softwares não podem trabalhar com superposições e incertezas(princípio da incerteza de Heisenberg) do suposto mundo quântico, se admiterem essas incertezas os resultados gerados podem prejudicar as empresas ou clientes. Por exemplo, numa operação de depósito de dinheiro num determinado banco por um cliente, se tivermos a aplicação de 0 e 1 simultaneamente (o princípio da incerteza) sem colapso desse estado superposto para o estado binário clássico determinístico, o depósito tanto poderá ser computado como não computado se dependesse da pura aleatoriedade dos estados indeterminísticos quânticos. Numa operação de saque no mesmo banco, o saque poderia tanto ser computado como não computado, possivelmente podendo prejudicar a empresa. Seria como fazer sistemas inseguros e incertos como um jogo de loteria.

Para quebrar esse estado de incerteza quântica que obviamente nenhuma empresa e cliente vão querer em seus sistemas e operações, é necessário fazer uma série de cálculos e conversões lógicas desses qubits para para os estados determinísticos 0 ou 1 dos bits clássicos.

Isso demonstra que na melhor das hipóteses o qubit quântico seria menos eficiente que o bit clássico, por consumir mais processamento para colapsar os estados de superposições e resgatar os estados determinísticos, ao passo que no algorítmo clássico temos acesso diretamente a esses estados determinísticos, sem precisar fazer qualquer processamento de funções e cálculos como acontece com o qubit, conforme a análise desse artigo acima abordado.

Por isso que considero que a programação com a suposta lógica quântica não tem muito sentido, uma vez que ninguém pode usar incertezas e falso e verdadeiro simultaneamente no mundo real, já que os processos computacionais precisam de determinismo e certezas para a segurança de clientes e empresas.

E pelo princípio da contradição não é possível usar 1 e 0 simultaneamente, já que os processadores precisam decidir qual processo será executado com verdadeiro(1) ou falso(0). Se executarmos as duas ações simultaneamente, o processador não irá executar nada, uma vez que as 2 atribuições são contrárias, sendo atribuídas para cada operação contrária à outra no contexto de um determinado sistema.

Por exemplo, numa operação de saque com senha correta o processo liberaSaque=1(true) & não-liberaSaque=0(false). Em caso de senha errada, não-liberaSaque=1(true) e liberaSaque=0(false). Na computação do qubit quântico cada processo desse seria 1 e 0 simultaneamente, então o processador teria que entrar nesse estado de superposição para colapsar a incerteza e trazer o 0 ou o 1 em seus estados puros da certeza determinística do mundo real. Ora isso consome muito mais processamento desnecessariamente, já que no bit clássico o processador já tem acesso diretamente aos estados determinísticos puros 0 ou 1.

Agora imaginamos um sistema operacional inteiro programado em qubit quântico e todos os softwares rodando nesse sistema operacional também programados em qubit, teríamos milhares de processos de superposição para o processador ter que colapsar e isso inevitavelmente consumiria tempo extra de processamento cumulativamente, piorando o desempenho computacional como um todo, tornando a execução dos processos inevitavelmente mais lentas.

Uma ótima solução seria conciliar hardware quântico com o bit clássico para obtermos sistemas e computações de operações cada vez mais rápidas e eficientes, porém o computador quântico parece um sonho bem distante, pois a física quântica está embasada em meras especulações matemáticas e átomos nunca foram observados de fato nos microscópios {Fonte:https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=atomos-individuais-nunca-ter-sido-vistos&id=010165110516#.XOg-Fx5v80M} , de acordo com alguns artigos recentemente publicados. Ainda segundo o princípio da incerteza de Heinsenberg, é impossível ser obtido o momento(posição) e a velocidade de uma partícula simultaneamente no espaço(descrição do seu movimento). Ou seja, é impossível medir experimentalmente uma partícula ou estado quântico, podendo apenas se fazer cálculos matemáticos probabilísticos de suas posições e velocidades no espaço(função de onda).
É por esses motivos apresentados que até hoje a computação quântica muito vem prometendo desde os anos 50, mas pouco ou mesmo nada se concretizou ainda hoje.

Acredito que provavelmente um computador quântico nunca sairá do papel e dos puros cálculos matemáticos, embora algumas universidades e empresas alegam já terem construído alguns computadores quânticos e esses estarem funcionando, porém jamais demonstraram como ele funciona e nem parece haver pedido ou registro de patente. Torcendo pelo avanço da ciência da computação e do progresso das tecnologias computacionais, espero que minhas previsões estejam erradas e que os físicos quânticos e cientistas da computação quântica estejam corretos.