14/01/2025
De acordo com estudo da Embrapa Agricultura Digital, que está sediada em Campinas, na Unicamp), a computação quântica promete impulsionar as pesquisas na agropecuária. Essa inovação é capaz de resolver problemas complexos em áreas como agricultura inteligente, modelagem climática, sensoriamento remoto e bioinformática. O estudo teve o apoio do Centro de Ciência para o Desenvolvimento em Agricultura Digital, que pertence à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, a FAPESP.
De acordo com o coordenador do trabalho, o pesquisador Kleber Souza, os novos equipamentos que utilizam as propriedades da física quântica e realizam operações de armazenamento e processamento de informações -resolvendo problemas complexos – vão além da solução binária (entre dois caminhos por vez) oferecida pelos computadores clássicos, incluindo os supercomputadores. Os computadores tradicionais operam com bits binários (“0” ou “1”), já os computadores quânticos utilizam “qubits” ou bits quânticos, que podem representar “0” e “1” simultaneamente. Essa superposição permite que os dispositivos processem múltiplas variáveis ao mesmo tempo, trazendo respostas mais rápidas e detalhadas para problemas complexos.
Os Quibts são a unidade básica de informação na computação quântica, tal como os bits binários são na computação clássica. Os qubits podem ser feitos de íons, fótons, átomos, quasipartículas. São frágeis e podem ser perturbados pelo ambiente. Dessa forma, para lidar com esse desafio, estão sendo desenvolvidos avanços na computação quântica e nos métodos de correção de erros.
Para compreendermos o assunto vale a pena detalhar a síntese das aplicações da computação quântica na agricultura digital. A bioinformática determina o formato da proteína e assim identifica novos fármacos. As análises de dados genômicos podem ser altamente aceleradas, o que beneficia estudos de melhoramento genético. O sensoriamento remoto realiza o monitoramento agroambiental, classificando os cultivos e os sistemas diversificados.
A modelagem climática otimiza o uso de recursos naturais e os insumos. É capaz de melhorar a precisão do Zoneamento Agrícola de Risco Climático (Zarc), sistema desenvolvido pela Embrapa, que utiliza gestores para elaborar políticas públicas e por instituições financeiras para embasar a concessão de créditos e cálculos de seguro agrícola. E por fim a agricultura inteligente identifica os frutos e as pragas, elaborando cenários de integração dos ecossistemas.
Um dos principais desafios da computação quântico é o custo. Um computador quântico pode custar até 20 milhões de dólares, além de exigir infraestrutura avançada, como temperaturas de operação próximas do zero absoluto e ambientes altamente isolados.
Mesmo assim, segundo Souza, “o domínio da tecnologia quântica será estratégico para o Brasil. “A pesquisa e a educação [voltadas ao tema] são áreas em que o Brasil também terá de investir para garantir a soberania tecnológica e manter a competitividade do setor agropecuário brasileiro”, defende. “Importantes iniciativas já estão em curso no Brasil, ressalta Souza. Em 2022, foi organizado, pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e pela Softex o evento “Desafio Brasil Computação Quântica” para discutir a questão. No mesmo ano, teve também o lançamento da Rede MCTI-Softex de Tecnologias Quânticas, coordenada pelo Centro Integrado de Manufatura e Tecnologia do Serviço Nacional de Aprendizado Industrial (Senai). O objetivo é fomentar o ecossistema brasileiro de computação quântica, integrando as ações do governo aos centros de pesquisas, startups e preparar o País para a tecnologia”.
Os números da computação quântica
Escala – A nova tecnologia permite alterar a escala de problemas que é capaz de resolver e como a modelagem é realizada no sistema quântico. Ao invés de processar 10 mil possíveis interações de dados obtidos em campo (solo, planta e clima) em um computador tradicional em determinado tempo, no processamento quântico seria possível processar 100 mil interações nesse mesmo tempo.
Qubits – Os três bilhões de pares de bases do genoma humano, que requerem 1,5 gigabytes em um computador convencional, podem ser armazenados em aproximadamente 34 qubits de um computador quântico. Duplicando-se a quantidade de qubits para 68, tem-se espaço suficiente para armazenar os genomas de toda a humanidade.
Mercado – Um exemplo de investimento massivo é a parceria firmada em 2022 entre a Cleveland Clinic e a IBM para a instalação do sistema de computação quântica One. A parceria envolve recursos da ordem de 500 milhões de dólares nos próximos dez anos. O foco de atuação será em patógenos emergentes e doenças relacionadas a vírus, encurtando pesquisas críticas em tratamentos e vacinas.
Link:
Acesse o artigo do estudo publicado na Revista científica “Pesquisa Agropecuária Brasileira (PAB) no V. 59-Jan./dezembro de 2024.
https://seer.sct.embrapa.br/ index.php/pab/article/view/27783
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