Imagine-se perdido no meio da Floresta Amazônica, cercado por uma vastidão densa de uma flora e fauna ainda desconhecidas e cheia de possibilidades inexploradas. É assim que os cientistas se sentem hoje diante das limitações da computação clássica e do imenso potencial da computação quântica. Em um mundo saturado de dados, onde a demanda por processamento cresce de forma exponencial, surge a computação quântica como uma tecnologia revolucionária, capaz de transformar profundamente nossa relação com a informação, a ciência e a inovação.
Empresas como Google, IBM, Microsoft e governos ao redor do mundo estão investindo bilhões em pesquisa quântica. O motivo? Resultados que desafiam nossa compreensão atual. Em 2024, por exemplo, o Google revelou um chip quântico capaz de realizar, em minutos, um cálculo que levaria trilhões de anos para ser resolvido por um supercomputador convencional. E a Microsoft anunciou, em 2025, o chip Majorana 1 — uma promessa de qubits mais estáveis e com menor taxa de erro, capaz de revolucionar áreas como saúde, energia e inteligência artificial.
Neste artigo, vamos explorar as principais diferenças entre a computação clássica e a quântica, bem como entender por que essa tecnologia representa uma mudança tão radical. Vamos ainda descobrir como ela funciona na prática e quais são os principais desafios que ainda precisam ser superados para que a computação quântica deixe de ser uma promessa de laboratório e se torne uma ferramenta acessível e transformadora em escala global. Confira!
O que é computação quântica e qual sua importância?
Imagine um mundo onde os semáforos se comunicam em tempo real, otimizando o fluxo para reduzir o congestionamento. Pense ainda que neste mesmo mundo existem sistemas de saúde que podem analisar grandes quantidades de dados em instantes, prevendo surtos antes que eles ocorram e personalizando tratamentos para perfis genéticos individuais. Esses cenários, antes domínio da ficção científica, podem ser o nosso futuro graças à computação quântica.
Sim é isso mesmo, a computação quântica representa um novo paradigma tecnológico baseado nos princípios da mecânica quântica, oferecendo uma abordagem radicalmente diferente da computação clássica. E como essa mágica acontece?
Vejamos, durante décadas, a Lei de Moore guiou o avanço tecnológico ao prever que o número de transistores em um chip dobraria a cada dois anos. Esse crescimento sustentou a evolução da computação clássica, tornando os dispositivos mais rápidos e acessíveis. No entanto, à medida que os transistores se aproximam do tamanho de átomos, os limites físicos desta miniaturização estão sendo alcançados, tornando a continuação da Lei de Moore inviável.
Esse ponto de saturação abre espaço para uma nova era: a computação quântica. Diferente da lógica binária dos computadores tradicionais, a computação quântica utiliza qubits, capazes de representar múltiplos estados ao mesmo tempo graças à superposição e ao entrelaçamento quântico. Isso permite uma capacidade de processamento exponencialmente superior, rompendo as barreiras que a computação clássica já não consegue mais superar.
Em essência, o fim da Lei de Moore não marca o fim da inovação, mas sim o início de uma nova era, em que a computação quântica se apresenta como a próxima grande fronteira tecnológica.
Resumindo, a diferença essencial entre computação clássica e quântica é:
- A computação clássica processa informações de forma sequencial e lógica, cada bit tem apenas um valor por vez. É determinística — sempre leva a um resultado único e previsível.
- Já a computação quântica explora os princípios da mecânica quântica, como superposição e interferência. Os qubits permitem que o sistema explore múltiplas soluções simultaneamente e de forma probabilística, retornando as respostas mais prováveis.
O que torna a tecnologia quântica revolucionária?
Diferentemente dos computadores tradicionais, que geralmente oferecem uma única resposta precisa para cada problema, os computadores quânticos operam de forma probabilística. Ou seja, eles fornecem um intervalo de respostas possíveis, com diferentes graus de probabilidade. À primeira vista, isso pode parecer menos preciso. No entanto, essa abordagem é extremamente valiosa quando aplicada a problemas complexos demais para os métodos convencionais.
Entre os desafios que a computação quântica pode enfrentar com vantagem estão:
- A simulação do comportamento de moléculas para acelerar o desenvolvimento de medicamentos e vacinas;
- A previsão precisa de interações químicas para criar baterias mais duráveis e sustentáveis;
- O desenvolvimento de sistemas de criptografia avançados que tornem as comunicações digitais praticamente invioláveis.
Embora a computação quântica seja apenas uma das três principais áreas da tecnologia quântica emergente, ela sozinha pode representar quase US$ 1,3 trilhão em valor até 2035, segundo levantamento da McKinsey e possibilitar capacidades comerciais sem precedentes.
Como funcionam os computadores quânticos na prática?
Na prática, os computadores quânticos funcionam como supercalculadoras altamente especializadas. Isso permite que eles explorem simultaneamente uma enorme quantidade de combinações possíveis para resolver problemas extremamente complexos, como simulações químicas, otimizações logísticas ou análises de DNA. Para tanto a tecnologia quântica, depende dos seguintes princípios:
- Superposição: um qubit pode representar múltiplos estados ao mesmo tempo, permitindo um poder computacional paralelo;
- Emaranhamento: qubits entrelaçados compartilham estados mesmo a grandes distâncias, permitindo o escalonamento exponencial da capacidade computacional;
- Interferência quântica: ajuda a eliminar soluções incorretas e reforçar as certas durante os cálculos, otimizando os resultados.
Ainda não ficou palpável como essa tecnologia funciona? Então, vamos a um exemplo prático:
Imagine que você é um cientista tentando descobrir a cura de diversos tipos de câncer e você utilizará um computador quântico para simular o comportamento de proteínas mutantes presentes nas células cancerígenas e descobrir como essas proteínas interagem com diferentes compostos químicos. O processo começa com a inserção de algoritmos específicos no computador quântico, programados para analisar todas as possíveis estruturas moleculares envolvidas na doença.
Em seguida, o computador quântico utiliza qubits — unidades de informação que operam de acordo com os princípios da mecânica quântica, como a superposição e o emaranhamento — para criar um espaço multidimensional onde milhões de combinações químicas são exploradas ao mesmo tempo. Isso permite que o sistema avalie, de forma muito mais rápida do que qualquer supercomputador tradicional, quais moléculas têm maior probabilidade de interferir no funcionamento das células cancerígenas e interromper seu crescimento.
Após essa análise massiva, o computador mede os qubits e gera como saída as combinações moleculares mais promissoras para atacar o câncer diretamente — por exemplo, identificando uma molécula que pode bloquear uma proteína essencial para a multiplicação das células tumorais. Essa informação pode então ser usada para orientar o desenvolvimento de novos medicamentos curativos.
Qubits: papel deles na computação quântica e tipos
Os qubits são a unidade básica de informação nos computadores quânticos, assim como os bits nos computadores clássicos. A grande diferença é que, enquanto um bit tradicional só pode estar em 0 ou 1, um qubit pode estar em 0, 1 ou em ambos ao mesmo tempo, graças a um fenômeno da mecânica quântica chamado superposição.
Além disso, os qubits podem ser emaranhados — ou seja, interligados de forma que o estado de um afeta instantaneamente o estado do outro, mesmo a grandes distâncias. Isso permite que computadores quânticos analisem e processem um número exponencial de combinações ao mesmo tempo, o que é essencial em problemas muito complexos. Vejamos a seguir os tipos de qubits:
Supercondutores
- Baseados em circuitos elétricos resfriados a temperaturas extremamente baixas.
- São atualmente os mais utilizados em testes práticos de computação quântica.
Íons aprisionados
- Qubits são representados por átomos carregados eletricamente mantidos no lugar por campos magnéticos em câmaras de vácuo;
- Muito estáveis, porém mais lentos.
Fótons (redes fotônicas):
- Utilizam partículas de luz para transmitir e processar informações quânticas;
- Podem operar à temperatura ambiente e são promissores para comunicação quântica e criptografia.
- Menos sensíveis ao ambiente, mas difíceis de controlar com precisão.
Computação quântica: desafios técnicos para superar
A computação quântica, apesar de promissora, enfrenta uma série de desafios significativos que ainda limitam sua aplicação prática em escala. Um dos maiores obstáculos é a correção de erros.
Os computadores quânticos são extremamente sensíveis a qualquer tipo de interferência externa — vibrações, calor, campos magnéticos, ou mesmo a simples interação com o ambiente — o que pode corromper facilmente os qubits e comprometer a integridade dos cálculos. Vejamos a seguir outros desafios inerentes à tecnologia:
Escalabilidade
Embora já existam computadores quânticos com desempenho promissor, a maioria ainda opera com um número muito pequeno de qubits. Escalar esses sistemas para centenas ou milhares de qubits, sem comprometer a estabilidade e a coerência quântica, é uma das barreiras técnicas mais difíceis de superar.
Integração com computadores clássicos
A computação quântica não substituirá a computação clássica, mas funcionará em conjunto com ela. Criar interfaces seguras, rápidas e confiáveis entre os dois mundos é fundamental para aplicações reais.
Padrões e protocolos
A ausência de padrões e protocolos comuns dificulta a interoperabilidade entre diferentes sistemas quânticos. Também faltam métricas claras para benchmarking e avaliação de desempenho, o que compromete comparações e avanços consistentes na área.
Escassez de talentos
Há poucos profissionais no mundo com formação e experiência em computação quântica. A área enfrenta o desafio de ampliar a capacitação técnica e atrair mais talentos, especialmente enquanto as aplicações práticas ainda são limitadas.
Altos custos operacionais
Manter um computador quântico funcionando exige condições extremas — vácuo quase total, temperaturas próximas a zero e isolamento contra campos magnéticos. Além disso, os equipamentos, a mão de obra especializada e as cadeias de suprimentos tornam o investimento inicial altíssimo.
Apesar dos enormes avanços e do potencial transformador da computação quântica, os desafios técnicos, operacionais e humanos ainda são significativos e impedem sua adoção em larga escala no curto prazo. No entanto, o ritmo acelerado da pesquisa, os investimentos crescentes de governos e empresas, e o envolvimento de uma nova geração de cientistas e engenheiros indicam que estamos avançando na direção certa.Quer ficar antenado em outras novidades do mundo tech? Convidamos você a ler o artigo Do insight à ação: como transformar tendências em estratégias de negócios tangíveis
