O que é computação quântica?

Em junho, a Organização das Nações Unidas (ONU) declarou 2025 porquê o “Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica”[1], com o objetivo de enfatizar a valimento dessa dimensão inovadora.

Nesse meio, a Computação Quântica se destaca pelo seu grande valor no longo prazo devido à expectativa de que os computadores quânticos resolverão problemas complexos de forma mais rápida que os tradicionais, em áreas porquê química, finanças e pujança. Mas, finalmente, o que é a Computação Quântica e porquê ela se diferencia da computação que já estamos acostumados?

Computação Quântica é um novo paradigma de computação em que, diferentemente dos computadores atuais (computadores clássicos), guarda a sua informação em um sistema quântico com qubits (os bits quânticos). Um exemplo simples de sistema quântico seria um fóton (partícula de luz) que, ao invés de estar em 0 e 1, pode ter uma polarização nivelado, vertical ou uma combinação das duas. De forma muito universal, óculos escuros polarizados só permitem fótons em uma das polarizações passarem, filtrando as demais. Para saber se os seus óculos escuros são realmente polarizados, sobreponha as lentes e rode uma delas, em qualquer ponto praticamente toda a luz será interrompida, porquê é ilustrado na figura inferior.

O uso desses sistemas quânticos nos permite aproveitar alguns fenômenos da Mecânica Quântica, porquê a superposição e o emaranhamento (que pode ocorrer quando duas partículas passam por operações físicas). Um exemplo de superposição no caso dos fótons seria um estado que é metade nivelado e metade vertical, que podemos invocar de oblíquo. O emaranhamento é um pouco mais multíplice, mas pode ocorrer quando realizamos operações físicas em dois fótons que os tornam correlacionados, por exemplo, sempre com o mesmo estado: se um estiver polarizado horizontalmente o outro também estará.

Utilizando os fenômenos quânticos, podemos realizar cálculos de uma forma dissemelhante e, em alguns casos, mais rápida do que os computadores clássicos. Assim, baseados nesses princípios, alguns “algoritmos quânticos” demonstraram um lucro computacional para resolver certas tarefas, sendo identificados porquê métodos que possuem “vantagem quântica”.

Mesmo sendo uma dimensão bastante atrativa, precisamos ter desvelo com o chamado “hype quântico”. Muitas pessoas, por exemplo, acreditam que computadores quânticos serão melhores que os nossos computadores atuais para qualquer tipo de tarefa. Isso é um noção incorrecto, uma vez que se espera que essas novas máquinas sejam destinadas para resolver problemas muito específicos, e muitas vezes em conjunto com computadores tradicionais.

Porquê exemplo, a IBM chegou a anunciar o lançamento, nos próximos dez anos, do chamado “quantum-centric supercomputer” (supercomputador centrado em quântica), um sistema de supercomputadores clássicos conectados a computadores quânticos, para serem usados de forma complementar.

Os algoritmos quânticos que possuem vantagem quântica tiveram a sua eficiência comprovada unicamente na teoria, porquê o algoritmo de Shor, que permite fatorar números em parcelas primas, causando temor em pessoas preocupadas em criptografia (baseada no roupa de tais fatorações serem difíceis).

Porém, o hardware dos computadores quânticos ainda precisa de muitas melhorias para podermos executar esses métodos com aplicações reais, o maior número já fatorado em um computador quântico é o 21, cujos fatores 3 e 7 podem ser facilmente encontrados. Atualmente temos um número muito reduzido de qubits, os quais facilmente têm a sua informação “corrompida” em um processo divulgado porquê descoerência.

Mesmo assim, órgãos governamentais e empresas ao volta do mundo, porquê a PSR, vêm investindo, se capacitando e realizando pesquisas nessa dimensão, para estarem prontos para quando a tecnologia poderá ser aproveitada.

[1] https://quantum2025.org/en/