Computação Quântica Explicada: Como Qubits Funcionam e Por Que Importa Agora

Um computador clássico armazena informações em bits que são 0 ou 1, como um interruptor que está ligado ou desligado. Um computador quântico, em vez disso, usa qubits, que podem representar 0, 1, ou uma combinação ponderada de ambos ao mesmo tempo, de acordo com o explicador oficial de computação quântica da IBM. Essa propriedade, chamada superposição, é uma das razões pelas quais máquinas quânticas podem explorar muitas respostas possíveis para certos problemas simultaneamente em vez de uma por vez.

A Física Por Trás da Máquina

IBM identifica quatro efeitos mecânico-quânticos que tornam a computação quântica possível: superposição, emaranhamento, interferência e decoerência. O emaranhamento liga qubits de modo que medir um revela informações sobre outro, mesmo quando os dois estão fisicamente separados. A interferência permite que um circuito quântico amplifique respostas corretas e cancele as incorretas, da mesma forma que ondas sobrepostas podem se reforçar ou se cancelar. A decoerência é o efeito oposto — estados quânticos colapsam em valores clássicos ordinários — e é o principal obstáculo que os engenheiros devem suprimir para manter um processador quântico útil, de acordo com a IBM.

Qubits podem ser construídos a partir de vários sistemas físicos, incluindo circuitos supercondutores resfriados a temperaturas próximas ao zero absoluto, íons aprisionados, pontos quânticos e fótons. Os próprios processadores quânticos da IBM dependem de circuitos supercondutores porque podem ser fabricados e controlados com técnicas existentes de fabricação de chips, de acordo com IBM.

Uma Vantagem Verificável: O Chip Willow do Google

Em 22 de outubro de 2025, Google anunciou que seu processador Willow de 105 qubits havia produzido o que a empresa chamou de primeira vantagem quântica verificável, usando um algoritmo que nomeou Quantum Echoes, de acordo com o comunicado oficial do Google. O algoritmo envia um sinal para um conjunto de qubits, perturba um deles, depois inverte a evolução do sinal para ouvir um 'eco' amplificado criado por interferência construtiva.

Google relatou que Quantum Echoes foi executado 13.000 vezes mais rápido no Willow do que o melhor algoritmo clássico conhecido em um dos supercomputadores mais rápidos do mundo. A empresa enfatizou que, diferentemente de sua alegação de supremacia quântica de 2019, este resultado é 'verificável' — pode ser repetido em hardware quântico comparável e verificado de forma cruzada, em vez de depender de uma tarefa de amostragem sem forma independente de confirmar a saída.

Trabalhando com pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, Google usou o algoritmo para estudiar sinais de ressonância magnética nuclear (RMN) de moléculas contendo 15 e 28 átomos, apontando para possíveis usos futuros em descoberta de drogas, materiais de bateria e design de novos qubits, de acordo com o mesmo comunicado do Google.

O Caminho da IBM de 'Utilidade' para Tolerância a Falhas

IBM distingue entre vários estágios de progresso. A empresa diz que atingiu 'utilidade quântica' em 2023, o que significa que seus processadores quânticos poderiam superar métodos de aproximação clássicos em tarefas específicas. IBM disse que espera atingir 'vantagem quântica' — superando todos os métodos clássicos conhecidos em um problema prático — até o final de 2026, de acordo com a própria visão geral de computação quântica da IBM.

Além disso, IBM publicou um roteiro para computação quântica tolerante a falhas, onde erros são detectados e corrigidos antes de corromperem um cálculo. O roteiro descreve um chip chamado Quantum Loon lançado em 2025 com conectividade de qubit aprimorada para experimentos de prova de conceito em direção a códigos qLDPC de alta taxa, um módulo nomeado Quantum Kookaburra planejado para 2026 que armazena informações usando memória de verificação de paridade de baixa densidade quântica (qLDPC), e um sistema chamado Starling direcionado para 2029 que IBM diz deve executar 100 milhões de portas quânticas em 200 qubits lógicos. A abordagem de correção de erros da IBM usa o que chama de 'códigos de bicicleta bivariados', incluindo um 'código bruto [[144,12,12]]' que a empresa diz exigir aproximadamente dez vezes menos qubits físicos do que métodos anteriores de código de superfície para atingir a mesma proteção contra erros.

Por Que a Encriptação Já Está Sendo Reescrita

Computadores quânticos importam além do laboratório por causa do algoritmo de Shor, um método matemático publicado por Peter Shor em 1994 que mostra que um computador quântico suficientemente poderoso poderia fatorar números grandes — e portanto quebrar encriptação de estilo RSA amplamente usada — muito mais rápido do que qualquer computador clássico, como observado na visão geral da IBM.

Esse risco não é hipotético para órgãos de normalização. Em 13 de agosto de 2024, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos EUA finalizou seus três primeiros padrões de encriptação pós-quântica: FIPS 203 (ML-KEM) para encriptação geral, e FIPS 204 (ML-DSA) e FIPS 205 (SLH-DSA) para assinaturas digitais, de acordo com o comunicado oficial do NIST. O matemático do NIST, Dustin Moody, disse que organizações devem 'começar a integrá-los em seus sistemas imediatamente, porque a integração total levará tempo.'

O Que Computadores Quânticos Não São

Os materiais da IBM enfatizam que computadores quânticos não são simplesmente versões mais rápidas de computadores comuns; eles são adequados para classes específicas de problemas — como simular moléculas, reações químicas e certas tarefas de otimização ou aprendizado de máquina — onde o número de variáveis interativas fica muito grande para que computadores clássicos rastreiem eficientemente. Para tarefas cotidianas como processamento de texto ou navegação na web, computadores clássicos permanecem muito mais práticos.