Os computadores modernos estão entre as máquinas mais sofisticadas já criadas pela humanidade. Eles ajudam a prever fenômenos naturais, treinam sistemas de inteligência artificial, simulam novos medicamentos, administram sistemas financeiros e estão presentes em praticamente todos os aspectos da vida cotidiana.
Mesmo assim, alguns problemas continuam desafiando até os maiores supercomputadores do planeta. Em determinadas situações, a quantidade de cálculos necessária é tão grande que encontrar uma resposta pode levar anos — ou simplesmente tempo demais para que ela ainda seja útil.
Foi diante desse limite que pesquisadores passaram a explorar uma ideia diferente: e se, em vez de construir computadores cada vez mais rápidos, fosse possível desenvolver uma nova forma de computar?
Foi dessa pergunta que nasceu a computação quântica — uma área de pesquisa que busca explorar fenômenos da mecânica quântica para enfrentar problemas que desafiam até os computadores mais poderosos da atualidade. Segundo Marcelo Finger, professor de Ciência da Computação da Universidade de São Paulo (USP), a ideia foi proposta ainda no século passado pelo físico Richard Feynman e se baseia em um fenômeno conhecido como superposição.
A ideia básica parte de um fenômeno chamado superposição: uma partícula pode estar em vários estados ao mesmo tempo e, depois, um deles é escolhido quando você faz uma medida. A ideia era fazer várias computações ao mesmo tempo e, depois, tentar separá-las por algum mecanismo, acelerando muitíssimo a velocidade do processamento.
Marcelo Finger, professor de Ciência da Computação da USP
Foi apenas nos últimos anos, porém, que a computação quântica passou a ganhar espaço fora da comunidade científica.
Como explica Ivan Oliveira, coordenador do Laboratório de Tecnologias Quânticas (QuantumTec) do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), a proposta consiste em utilizar fenômenos do domínio quântico, observados em condições muito específicas da matéria, para acelerar determinados processos computacionais. O avanço dos protótipos e o aumento dos investimentos fizeram crescer o interesse sobre uma tecnologia que promete ampliar os limites da computação tradicional.
Antes de falar sobre essas possibilidades, porém, é preciso compreender o que realmente a torna diferente da computação que usamos hoje.
Uma lógica diferente
Apesar de toda a evolução da computação nas últimas décadas, existe uma característica que permaneceu praticamente inalterada desde os primeiros computadores eletrônicos: todos eles processam informações utilizando a mesma lógica básica.
Essa lógica é construída a partir dos chamados bits, a menor unidade de informação da computação clássica. Cada bit pode assumir apenas dois valores, 0 ou 1. Parece pouco, mas é justamente a combinação de bilhões desses pequenos estados que permite representar textos, fotografias, vídeos, músicas e qualquer outro tipo de informação digital.
É por isso que, embora um smartphone e um supercomputador tenham capacidades completamente diferentes, ambos seguem o mesmo princípio de funcionamento. O que muda é a velocidade com que processam informações e a quantidade de cálculos que conseguem realizar.
A computação quântica rompe com essa lógica. Em vez de utilizar bits, ela trabalha com uma unidade de informação diferente: o qubit. Segundo Ivan Oliveira, coordenador do Laboratório de Tecnologias Quânticas (QuantumTec) do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), o qubit pode ser entendido como o equivalente ao transistor da computação clássica. A diferença é que, em vez de representar apenas um estado, ele pode “representar zero e um ao mesmo tempo”.
Essa propriedade é resultado de um fenômeno conhecido como superposição, um dos princípios fundamentais da computação quântica. É essa característica que costuma gerar uma dúvida: como algo pode estar em mais de um estado ao mesmo tempo?
Isso é como se a gente falasse que, por exemplo, você joga uma moeda para o alto, quando ela cai, ela só pode dar o resultado ou cara ou coroa, e são mutuamente excludentes. Se for cara, obviamente não pode ser coroa. Mas se essa moeda fosse um objeto quântico, ela poderia exibir um estado físico que seria cara e coroa ao mesmo tempo. Então, essa é a analogia que explica melhor o paralelismo que acontece dentro de um computador quântico.
Ivan Oliveira, coordenador do QuantumTec do CBPF
É justamente por isso que a pergunta deixa de ser como um computador quântico funciona e passa a ser para que tipo de problema ele realmente pode fazer diferença.
Quando ela faz diferença
Entender como um computador quântico funciona é apenas parte da história. A outra é compreender em quais situações essa tecnologia pode oferecer vantagens em relação aos computadores tradicionais.
Ao contrário do que muitas vezes se imagina, um computador quântico não foi projetado para substituir notebooks, celulares ou servidores. Na maior parte das tarefas do dia a dia — navegar na internet, assistir a vídeos, editar documentos ou enviar mensagens — os computadores convencionais continuam sendo a melhor opção.
Segundo Ivan Oliveira, os computadores quânticos deverão atuar como parte de uma infraestrutura maior de computação, trabalhando em conjunto com os sistemas convencionais. Eles serão responsáveis apenas pelas etapas dos problemas que hoje são inviáveis para a computação clássica, enquanto o restante continuará sendo executado pelos computadores atuais. Afinal, como destaca o pesquisador, “você precisa de computação clássica pesada” para controlar o computador quântico, executar os algoritmos e interpretar os resultados.
É justamente nesse tipo de desafio que pesquisadores como Pamela Bezerra enxergam algumas das aplicações mais promissoras da computação quântica.
A computação quântica surge com a ideia de resolver problemas de alta complexidade. São problemas que mesmo os melhores servidores, com algoritmos paralelizados, não conseguem resolver em um tempo hábil. Principalmente quando aumenta o número de dados e o número de variáveis. Então tem o potencial de resolver esses problemas e torná-los mais rápidos. A computação quântica também surge com a oportunidade de simular melhor a natureza. Já que faz uso das propriedades da mecânica quântica, ela consegue fazer simulações químicas de moléculas e átomos de maneira mais fidedigna.
Pamela Bezerra, coordenadora do grupo de pesquisa em computação quântica aplicada Quantum CESAR
A simulação de moléculas e reações químicas é um dos exemplos mais conhecidos. Compreender o comportamento dessas estruturas pode acelerar pesquisas voltadas ao desenvolvimento de medicamentos, novos materiais, fertilizantes e outros compostos químicos, além de tecnologias para diferentes setores da indústria.
Segundo Marcelo Finger, áreas que dependem de grande capacidade de processamento — como inteligência artificial, pesquisa em proteínas, desenvolvimento de novos medicamentos e física de partículas — estão entre as que mais podem se beneficiar da computação quântica.
Outras aplicações envolvem problemas de otimização. Empresas de logística, sistemas de transporte, redes de energia e até instituições financeiras lidam diariamente com milhões de combinações possíveis. Em alguns desses casos, encontrar soluções mais eficientes pode representar economia de tempo, energia e recursos.
A segurança digital também está entre as áreas acompanhadas de perto pela comunidade científica. Alguns métodos de criptografia utilizados atualmente poderão precisar ser adaptados para um cenário em que computadores quânticos consigam executar determinados cálculos com mais eficiência. Ao mesmo tempo, a própria mecânica quântica também abre caminho para novas formas de comunicação segura.
Esses exemplos ajudam a explicar por que a computação quântica desperta tanto interesse. Mas eles representam, por enquanto, possibilidades.
Embora os avanços dos últimos anos tenham sido importantes, transformar esse potencial em aplicações amplamente disponíveis ainda depende da superação de desafios científicos e tecnológicos que continuam no centro das pesquisas.
Entre o potencial e a realidade
Se as possibilidades são tão promissoras, por que ainda não vemos computadores quânticos sendo utilizados em larga escala?
A resposta está em um dos maiores desafios da área: construir um computador quântico funcional é muito mais difícil do que imaginar suas aplicações.
Para que os fenômenos quânticos possam ser observados e utilizados, os processadores precisam operar em temperaturas próximas do zero absoluto. Por isso, como compara Marcelo Finger, um computador quântico é, na prática, “uma grande geladeira“. Mesmo nessas condições extremas, porém, os sistemas continuam sujeitos a ruídos que comprometem o funcionamento dos qubits e dificultam a realização dos cálculos.
Os qubits são extremamente sensíveis ao ambiente. Variações de temperatura, vibrações e campos eletromagnéticos podem introduzir erros durante o processamento, o que faz da estabilidade um dos maiores desafios da computação quântica.
Para Ivan Oliveira, o “Santo Graal da computação quântica” hoje é justamente o controle desses erros. Embora todo processo computacional esteja sujeito a falhas, ainda se buscam formas eficientes de corrigi-las nos computadores quânticos.
Resolver esse desafio é justamente o que separa os computadores quânticos experimentais das futuras máquinas capazes de resolver problemas do mundo real.
Segundo Pamela Bezerra, a computação quântica já deixou de ser apenas um conceito teórico e vive um estágio intermediário de desenvolvimento. Os computadores atuais conseguem demonstrar provas de conceito e apresentam avanços constantes em hardware, mas ainda não possuem capacidade suficiente para resolver problemas de escala real. A expectativa é que, nos próximos anos, esses sistemas avancem gradualmente em direção a aplicações práticas e comerciais.
É justamente por isso que os computadores quânticos existentes hoje ainda são utilizados principalmente em pesquisas e experimentos. Embora os avanços dos últimos anos sejam significativos, transformar essas máquinas em ferramentas capazes de resolver problemas de forma confiável ainda exige superar barreiras importantes.
Esse cenário também ajuda a explicar por que anúncios sobre novos processadores ou recordes de desempenho costumam ser recebidos com cautela pela comunidade científica. Cada avanço representa um passo importante, mas não significa, necessariamente, que a tecnologia esteja pronta para aplicações em larga escala.
Uma corrida que vai além dos laboratórios
Os desafios para construir um computador quântico funcional são enormes. Ainda assim, governos, universidades e algumas das maiores empresas de tecnologia do mundo continuam investindo bilhões de dólares nessa área.
O motivo é que a computação quântica deixou de ser apenas um tema de pesquisa acadêmica. Ela passou a ser vista como uma tecnologia estratégica, com potencial para gerar avanços científicos, industriais e econômicos nas próximas décadas. Como resume Ivan Oliveira, existe hoje uma “verdadeira corrida tecnológica” em busca de computadores quânticos capazes de resolver problemas que permanecem intratáveis para a computação atual. Segundo ele, praticamente todo esse investimento está concentrado no Hemisfério Norte.
Essa corrida, no entanto, não se resume a construir computadores com mais qubits. O objetivo é desenvolver máquinas capazes de executar cálculos complexos de forma estável, confiável e útil para aplicações reais.
Segundo Pamela Bezerra, os últimos anos foram marcados por avanços importantes tanto no hardware quanto no software da computação quântica. Os processadores ganharam mais qubits e passaram a operar com maior estabilidade, enquanto novas linguagens de programação, bibliotecas e plataformas ampliaram as possibilidades de pesquisa. Apesar disso, os computadores quânticos ainda possuem limitações de processamento e memória que impedem sua aplicação em problemas de grande escala.
Também não existe um único caminho para alcançar esse objetivo. Diferentes grupos de pesquisa e empresas trabalham com abordagens distintas para construir qubits, reduzir erros e aumentar a confiabilidade dos sistemas. Ainda não está claro qual dessas tecnologias acabará predominando.
O Brasil participa desse esforço em uma escala menor, mas também possui grupos de pesquisa reconhecidos internacionalmente. De acordo com Ivan Oliveira, o país consolidou uma base científica importante, com produção acadêmica, formação de pesquisadores e laboratórios estruturados. O principal desafio, porém, é transformar esse conhecimento em inovação. Nas palavras do pesquisador, “a gente tem uma competência científica muito grande no Brasil, mas incentivo zero para iniciativas que possam levar ao desenvolvimento de tecnologia e produtos de inovação.”
Além dos grupos tradicionais de pesquisa, novas iniciativas também vêm surgindo em universidades e centros de pesquisa. Segundo Pamela Bezerra, instituições como a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) já desenvolvem protótipos próprios de diferentes arquiteturas de hardware quântico, evidenciando que a pesquisa brasileira também acompanha essa evolução.
Essa aproximação entre pesquisa e inovação é considerada um dos fatores mais importantes para que o país amplie sua participação no desenvolvimento de tecnologias quânticas nos próximos anos.
O futuro ainda está em construção
A computação quântica ainda está longe de fazer parte da rotina das pessoas. Os computadores existentes continuam sendo experimentais e pesquisadores ainda precisam superar desafios importantes antes que essa tecnologia possa ser utilizada em larga escala.
Isso significa que dificilmente veremos computadores quânticos substituindo notebooks, celulares ou servidores nos próximos anos. A expectativa da comunidade científica é outra: que essas máquinas passem a trabalhar ao lado da computação clássica, assumindo apenas os problemas para os quais foram projetadas.
Se esse cenário se confirmar, muitas pessoas poderão ser beneficiadas pela computação quântica sem nunca utilizar um computador quântico diretamente. Novos medicamentos, materiais mais eficientes, avanços em processos industriais e melhorias em sistemas de logística são alguns exemplos de aplicações que poderão chegar ao cotidiano antes mesmo de essa tecnologia se tornar conhecida pelo público.
Mais do que criar uma nova geração de computadores pessoais, a computação quântica busca ampliar as ferramentas disponíveis para enfrentar problemas que hoje permanecem além da capacidade da computação tradicional.
Foi justamente dessa limitação que nasceu toda essa área de pesquisa. Segundo Pamela Bezerra, a expectativa é que até 2030 os avanços no hardware permitam que a computação quântica comece a demonstrar uma “vantagem comercial“, deixando para trás a fase atual de provas de conceito.
Mas esse cenário otimista não significa que a computação quântica esteja prestes a transformar o mercado da noite para o dia. Especialistas alertam que é preciso cautela diante de anúncios que prometem avanços revolucionários.
Quando você ouvir alguma coisa sobre computação quântica, prende a respiração, relaxa, espera passar algumas semanas, alguns meses, vê se aquele resultado foi muito bem estabelecido mesmo, porque todos os últimos bombásticos que apareceram na mídia, algum tempo depois, acabaram sendo desmentidos ou, digamos, tiveram a sua importância encolhida com o tempo. Cuidado com o exagero de muitas das notícias dessa área.
Marcelo Finger, professor de Ciência da Computação da USP
É essa busca por novas formas de resolver problemas que continua impulsionando universidades, centros de pesquisa, empresas e governos a investir em uma tecnologia que ainda está sendo construída — e que pode ampliar as ferramentas disponíveis para enfrentar desafios que permanecem além do alcance da computação tradicional.
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