Resumo interno:
- O Open Quantum Institute (OQI) apresentou 10 novos casos de uso de computação quântica projetados para enfrentar desafios globais, particularmente em linha com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas.
- Os casos de uso concentram-se em áreas como segurança alimentar, saúde e sustentabilidade ambiental, usando aprendizado de máquina quântica e simulação para melhorar processos como genômica de plantas, entrega de alimentos, detecção de antibióticos e detecção de vazamento de água.
- A computação quântica pode fornecer soluções para desafios complexos de computação, como acelerar a descoberta de antibióticos e melhorar o diagnóstico do câncer, manipulando grandes conjuntos de dados e realizando simulações avançadas.
- A OQI enfatiza a colaboração entre especialistas internacionais para explorar estas soluções quânticas, com o objetivo de melhorar tanto os métodos científicos como o impacto social da tecnologia quântica.
O Open Quantum Institute (OQI) publicou seu white paper de 2024, expandindo 10 novos casos de uso de computação quântica, projetados para resolver alguns dos problemas mais urgentes do mundo. O relatório enfatiza como estes casos de utilização são consistentes com os Objectivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas e representa uma colaboração entre especialistas de 22 países. Segundo a OQI, esses casos já estão em vários estágios de desenvolvimento.
A missão da OQI, de acordo com o white paper, é usar a computação quântica para impactar positivamente a sociedade e o meio ambiente, apesar da tecnologia quântica estar em seus estágios iniciais. Organizado pelo CERN durante a sua fase de investigação 2024-2026, o OQI reúne uma série de partes interessadas, incluindo instituições de investigação, empresas privadas e ONG, para trabalhar no sentido do objetivo comum de explorar aplicações quânticas.
É sobre Segurança Alimentar
Entre os principais problemas incluídos nos novos casos de segurança alimentar, definidos no ODS 2, está a Fome Zero. O relatório destaca soluções quânticas projetadas para melhorar a genômica das plantas e melhorar os sistemas de entrega de alimentos de última milha.
Sobre o tema da genómica vegetal, a OQI observa os desafios de alimentar uma população crescente num mundo impactado pelo clima. A solução proposta incorpora aprendizado de máquina quântica para prever características das plantas e orientar a programação genética com precisão. Conforme explicado no relatório, a análise genómica atual requer um enorme poder computacional, uma necessidade que a computação quântica pode preencher, acelerando os processos complexos envolvidos no desenvolvimento das plantas.
Da mesma forma, o consumo secundário centra-se na melhoria da entrega de alimentos no último quilómetro, uma área que contribui significativamente para o desperdício e as ineficiências alimentares a nível mundial. A otimização combinatória inspirada na quântica pode fornecer soluções mais rápidas e precisas para esses desafios de programação. De acordo com o documento, as ineficiências nos sistemas alimentares levam ao aumento dos custos e ao desperdício, onde os pequenos agricultores são mais vulneráveis. Os algoritmos quânticos podem ajudar a reduzir essas ineficiências, simplificando as rotas de entrega e reduzindo o desperdício.
Melhorando os cuidados de saúde e a descoberta de antibióticos
O ODS 3, Boa Saúde e Bem-Estar, é outro objetivo dos novos casos de uso. Um dos projetos destacados está a trabalhar para acelerar a descoberta de novos antibióticos, uma necessidade crítica quando se trata do aumento da resistência antimicrobiana (RAM). Conforme observado no relatório, os métodos atuais para descobrir antibióticos são lentos e exigem muitos recursos, mas as simulações quânticas podem acelerar o processo, identificando moléculas promissoras rapidamente e com maior precisão. De acordo com a OQI, a RAM continua a ser uma das principais ameaças à saúde pública em todo o mundo, e a rápida disponibilidade de antibióticos poderia prevenir milhões de mortes todos os anos.
Além disso, o aprendizado de máquina quântica é usado para melhorar a precisão do diagnóstico do câncer gástrico. Com análise quântica avançada de imagens, este aplicativo pode ajudar os profissionais de saúde a processar grandes quantidades de imagens médicas com maior precisão e eficiência. O relatório explica que os algoritmos quânticos podem lidar com a carga computacional necessária para estes grandes conjuntos de dados, permitindo potencialmente a detecção precoce e o tratamento do cancro.
Soluções Ambientais e Acesso à Água Limpa
O livro branco de 2024 também enfatiza o potencial das tecnologias quânticas para contribuir para a sustentabilidade ambiental, particularmente no âmbito do ODS 6, Água Potável e Saneamento, e do ODS 13, Ação Climática.
No ODS 6, a OQI relata um estudo de caso centrado no desenvolvimento de sistemas de detecção de fugas de água em áreas urbanas. À medida que a população urbana aumenta, o envelhecimento da infraestrutura hídrica torna-se cada vez mais difícil, levando a maiores perdas de água devido a fugas. As simulações quânticas podem ajudar a melhorar a colocação de sensores nessas redes, permitindo que as cidades detectem vazamentos de forma mais eficaz e economizem recursos hídricos. Este programa é especialmente eficaz em regiões que já sofrem com a escassez de água, onde cada gota poupada é importante.
No espaço da acção climática, as simulações quânticas estão a ser exploradas como uma ferramenta para o desenvolvimento de tecnologias de captura de carbono, destinadas a reduzir os níveis de carbono atmosférico. O relatório sugere que a computação quântica pode ser útil para acelerar o desenvolvimento de novos materiais e métodos para uma captura de carbono mais eficiente.
Esforços Futuros e Colaborativos
A OQI enfatiza que, embora muitos desses casos de uso estejam nos estágios iniciais, a natureza colaborativa desses projetos é o seu sucesso geral. Ao reunir especialistas de todas as disciplinas, a OQI espera ampliar os limites do que a computação quântica pode alcançar ao enfrentar os desafios globais.
De acordo com o white paper, o emaranhamento quântico, a otimização combinatória de inspiração quântica e o aprendizado de máquina são as principais tecnologias testadas nesses casos de uso, com o objetivo de fazer contribuições importantes para os ODS.
À medida que a tecnologia da computação quântica continua a desenvolver-se, a OQI pretende aprofundar tanto a abordagem científica como o potencial impacto social destas aplicações, aproximando-se de um futuro onde a computação quântica possa dar um contributo significativo para a resolução de desafios globais.
