Motor térmico quântico revolucionário aproxima computadores quânticos maiores

Um motor térmico quântico em microescala que converte energia térmica em trabalho utilizável sob temperaturas próximas de zero pavimentou o caminho para a realização de um computador quântico mais eficiente.

Os cientistas da Aalto University desenvolveram a primeira máquina capaz de realizar um ciclo mecânico quântico inteiro dentro de um circuito supercondutor. A máquina inteira mede menos do que o tamanho de um grão de areia. O qubit, que é um portador de informação mecânico quântico, é usado como a substância no motor.

O Professor da Academia Mikko Möttönen liderou o projeto, que foi publicado na Nature Communications. A máquina usa a mesma ideia básica dos motores em carros e usinas de energia. Essas máquinas criam trabalho por meio da troca de energia de ambientes quentes para frios.

A máquina desenvolvida pela Aalto faz isso em um chip microscópico onde a física quântica rege o comportamento de energias mínimas.

Os pesquisadores usam um refrigerador para aquecer e resfriar o qubit

O motor contém um qubit transmon sintonizável por fluxo, conectado a um ressonador e a um refrigerador de circuito quântico. Os transmons já são comuns em computadores quânticos supercondutores.

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

O refrigerador realizou duas tarefas opostas. Os motores térmicos normais frequentemente dependem de fontes quentes e frias separadas. A equipe da 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 as quatro partes de um ciclo Otto quântico. Os motores a gasolina usam o ciclo Otto ordinário por meio da compressão e expansão de combustível e ar dentro dos cilindros.

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

O primeiro autor do estudo, Tuomas Uusnäkki, explicou a configuração. “Em nosso experimento, construímos um motor térmico nanofabricado usando circuitos supercondutores e o operamos em um criostato próximo ao zero absoluto. No seu coração está um qubit transmon, um dos blocos de construção básicos das tecnologias quânticas modernas”, disse Tuomas.

Desenvolvedores do Bitcoin rastreiam como os algoritmos quânticos podem afetar a segurança da rede

A computação quântica também é relevante para o Bitcoin, embora a questão da segurança seja separada da do motor térmico. Satoshi Nakamoto nunca tratou a força bruta clássica como 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 cerca de 128 bits.

Esse nível permanece muito além das máquinas disponíveis hoje. Os pesquisadores dizem que um atacante precisaria de hardware quântico muito maior do que qualquer coisa que atualmente exista.

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

Cerca de 7 milhões de Bitcoins, perto de 35% do total da oferta, estão em endereços com chaves públicas visíveis. Esses ativos podem se tornar vulneráveis se o hardware necessário for algum dia construído.

A Quantum AI do Google, uma unidade da Alphabet Inc. (NASDAQ: GOOGL), revelou um estudo em 2026 que reduziu o número projetado de qubits físicos necessários para quebrar a curva do Bitcoin para cerca de 500.000. Os computadores quânticos modernos geralmente têm não mais do que 1.000 a 1.500 qubits.

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

Satoshi discutiu a segurança do hash várias vezes em 2010, incluindo a possibilidade de uma colisão parcial do SHA-256. Sua resposta proposta permaneceu a mesma. Os desenvolvedores precisam proteger primeiro o blockchain honesto e, em seguida, substituir a função comprometida.

As atualizações subsequentes do Bitcoin não afetaram a função de 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.