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Dataprev Explica - Computação Quântica
Publicado em:
qui, 16/10/2025 - 15:00
Atualizado em:
ter, 21/10/2025 - 17:38
Entenda como a física quântica pode ser um motor de inovação para a computação
A computação quântica é um campo ainda em desenvolvimento. Uma área de pesquisa científica que busca utilizar a mecânica quântica (física em escala microscópica, como o comportamento de átomos e partículas) para resolver problemas complexos que vão além da capacidade dos computadores tradicionais.
Para entender melhor como funciona é importante observar conceitos que formam as bases da computação, como, por exemplo, o funcionamento de um bit.
Bit
O Bit (Binary Digit, ou Dígito Binário) é a unidade fundamental de informação em todos os computadores, tablets, celulares, entre outros dispositivos digitais que usamos hoje. Pense no bit como a menor peça da construção de dados.
A principal característica de um bit é que ele só pode ter um de dois estados possíveis a qualquer momento:
· 0: Representa "desligado", "falso" ou a ausência de um sinal elétrico.
· 1: Representa "ligado", "verdadeiro" ou a presença de um sinal elétrico.
Assim como um interruptor de luz: luz apagada = 0; luz acesa = 1
Não há meio-termo. O bit tem que estar totalmente em 0 ou totalmente em 1.
Ao agrupar milhões ou bilhões de bits, eles podem representar qualquer coisa. Por exemplo, todas as cores dos pixels na sua tela ou as ondas sonoras em um arquivo de música são, na verdade, longas sequências de 0s e 1s.
Qubit ou bit quântico
Se o seu computador clássico usa o bit (0 ou 1) como unidade fundamental, o computador quântico usa o qubit (bit quântico). Essa tecnologia aproveita diferentes fenômenos quânticos, tais como:
Superposição: é a capacidade do qubit de existir em um estado que é uma combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo. Em vez de ser apenas um interruptor ligado ou desligado, o qubit é um interruptor que está, de certa forma, ligado e desligado simultaneamente.
Isso permite que os computadores quânticos avaliem milhões de possibilidades de cálculo de forma paralela e simultânea, em vez de ter que tentar uma de cada vez, como fazem os computadores clássicos.
Entrelaçamento: é a ligação entre dois ou mais qubits. Se eles estiverem entrelaçados, a medição do estado de um afeta instantaneamente o estado do outro, não importa a distância que os separe. A partir desse princípio, os computadores quânticos podem fazer conexões e cálculos complexos para a solução de problemas.
Interferência: trata-se do mecanismo que permite ao computador quântico filtrar as respostas erradas. Os qubits em superposição têm amplitudes de probabilidade que se comportam como ondas.
As ondas de probabilidade de resultados incorretos se anulam, enquanto as ondas de probabilidade da solução correta se amplificam. É assim que o computador quântico chega à melhor resposta possível, sem precisar testar possibilidades uma a uma.
Aplicações
A computação quântica não deverá, no futuro, substituir o seu PC para tarefas comuns, mas será extremamente superior na resolução de certos tipos de problemas complexos que possuem inúmeras variáveis. Veja alguns deles:
Simulação Molecular: simula com precisão o comportamento de átomos e moléculas. Essencial para acelerar a descoberta de novos materiais, mais leves ou mais resistentes, e o desenvolvimento de novos medicamentos e vacinas.
Otimização: resolve problemas logísticos com muitas variáveis, como otimizar a rota de uma cadeia de suprimentos ou mesmo portfólios financeiros para maximizar lucros e reduzir riscos.
Machine Learning (ML) / IA: processa grandes volumes de dados de forma mais eficiente, acelerando o treinamento de modelos de inteligência artificial para produzir melhores previsões e decisões.
Desafios
Como uma tecnologia em desenvolvimento, a computação quântica ainda enfrenta obstáculos de engenharia e física. O grande poder dos computadores quânticos está nos seus qubits, mas os sistemas atuais ainda trabalham com um número limitado deles.
Um dos principais problemas é a decoerência, ou seja, quando ocorre a perda do estado quântico do qubit. Fatores ambientais como calor, vibração ou campos eletromagnéticos, fazem com que o qubit colapse da superposição para um estado clássico (0 ou 1).
O desafio é manter o qubit estável por tempo suficiente para realizar um cálculo completo. Isso exige ambientes de temperatura ultrabaixa (criogenia). Por isso, pesquisadores estão trabalhando para otimizar a infraestrutura, a eletrônica e softwares para reduzir o custo e o consumo de energia desses sistemas.
Além do mais, os sistemas de correção de erros quânticos são complexos e exigem um número muito maior de qubits físicos para codificar apenas um qubit livre de erros. Tudo isso para que a tecnologia saia do estágio de "utilidade quântica" para a chamada "vantagem quântica", situação em que possa se mostrar, afinal, mais vantajosa do que a computação clássica para um problema específico.
Segurança
O desenvolvimento da computação quântica também representa um desafio para a segurança digital global. Os algoritmos criptográficos amplamente utilizados hoje para proteger comunicações, transações bancárias e dados confidenciais na internet dependem da dificuldade de computadores clássicos em fatorar números primos muito grandes.
Acredita-se que um computador quântico funcional, usando algoritmos específicos, como o Algoritmo de Shor, poderia quebrar esses esquemas criptográficos em questão de segundos ou minutos, um processo que levaria milhares de anos para um supercomputador atual.
Para mitigar essa ameaça, a comunidade científica e governamental está focada na pesquisa e implementação da Criptografia Pós-Quântica (PQC). A PQC busca desenvolver novos algoritmos que sejam robustos o suficiente para resistir a ataques tanto de computadores clássicos quanto de futuros computadores quânticos, garantindo a segurança das informações na era quântica.
Ano da Computação Quântica
2025 foi escolhido pela Unesco (Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura) como o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica.
A iniciativa foi proposta por um grupo de 60 países e marca o centenário de consolidação da Teoria Quântica, a partir do trabalho de cientistas como Max Planck, Niels Bohr, Albert Einstein e Werner Heisenberg.
Segundo a Unesco, o objetivo é aumentar a conscientização pública sobre o tema, fortalecer a cooperação científica internacional entre instituições de pesquisa, pesquisadores e inovadores, buscar a aplicação da ciência e tecnologia quântica para o desenvolvimento sustentável e reduzir a lacuna entre o Norte e o Sul globais nesse campo.
No Brasil, o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) conduz estudos na área. No fim de 2024, inaugurou um novo laboratório equipado com um refrigerador de diluição, para manter dispositivos quânticos a temperaturas próximas de zero e uma evaporadora, para a fabricação interna de chips quânticos e dispositivos supercondutores, conforme informações do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI).
Além de impulsionar avanços científicos, o centro busca formar profissionais capacitados e fomentar colaborações internacionais para fortalecer o papel do país no cenário mundial de inovação quântica.
Dataprev Explica
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