O que é computação quântica e como ela vai impactar o futuro tecnológico

Você já imaginou como seria possível resolver problemas que hoje levariam milhares de anos para um computador tradicional resolver? Essa é a promessa da computação quântica, uma nova forma de processar informações que está revolucionando a tecnologia e abrindo portas para avanços inimagináveis até pouco tempo atrás.

Com o avanço da física quântica e da engenharia de sistemas, surgiu uma abordagem que supera as limitações dos computadores clássicos.

Neste artigo, você vai entender como a computação quântica funciona, quais são seus principais conceitos e como ela pode transformar áreas como criptografia, simulação de materiais, otimização logística e inteligência artificial.

Saiba mais como essa tecnologia que promete mudar o futuro da computação e impactar profundamente a ciência, a economia e a sociedade como um todo. Boa leitura!

O que é computação quântica?

A computação quântica é um modelo de processamento de dados que utiliza os princípios da mecânica quântica para realizar operações de forma mais poderosa do que a computação tradicional. Em vez de bits, que armazenam informações como 0 (zero) ou 1 (um), ela utiliza qubits, que podem representar 0, 1 ou ambos simultaneamente, graças ao fenômeno da superposição.

Outro conceito-chave é o entrelaçamento quântico, que conecta qubits de modo que o estado de um influencia o outro instantaneamente, mesmo a grandes distâncias. Essa propriedade permite a realização de cálculos complexos em paralelo, oferecendo ganhos exponenciais de desempenho em tarefas específicas.

A computação quântica é especialmente promissora em áreas como criptografia, simulação de moléculas, otimização logística e inteligência artificial. Embora ainda esteja em fase experimental, empresas como Google, IBM e startups especializadas já desenvolvem protótipos funcionais.

Qubit vs Bit Clássico

Na computação clássica, a menor unidade de informação é o bit, que assume apenas dois valores: 0 (zero) ou 1 (um). Já na computação quântica, a unidade fundamental é o qubit (quantum bit), que pode representar simultaneamente os estados 0 e 1, graças à propriedade da superposição.

Matematicamente, um qubit é descrito como uma combinação linear de dois estados base

Essa superposição permite que um qubit processe muito mais informação do que um bit clássico, especialmente quando múltiplos qubits são utilizados em conjunto.

Conceitos fundamentais da computação quântica

Para entender como a computação quântica funciona, é importante conhecer três conceitos centrais que a diferenciam da computação clássica: superposição, entrelaçamento e interferência. Esses princípios são a base do processamento quântico e explicam por que ele é tão poderoso.

Superposição

Na computação tradicional, um bit pode ser 0 ou 1. Já o qubit, usado na computação quântica, pode ser 0 e 1 ao mesmo tempo. Essa característica permite processar muitas possibilidades de forma simultânea, acelerando a resolução de problemas complexos.

Entrelaçamento (ou emaranhamento)

Quando dois ou mais qubits estão entrelaçados, eles ficam conectados de forma instantânea — o estado de um afeta diretamente o outro, mesmo que estejam em locais diferentes. Essa propriedade permite cálculos mais rápidos e comunicações mais seguras.

Interferência

A interferência ajuda o sistema a reforçar os caminhos certos e eliminar os errados durante um cálculo. Assim, os algoritmos quânticos conseguem encontrar a melhor solução com mais eficiência.

Portas lógicas quânticas e circuitos quânticos

Assim como os circuitos clássicos usam portas lógicas (como AND, OR, NOT) para manipular bits, os circuitos quânticos usam portas quânticas para operar sobre qubits. Essas portas compõem circuitos quânticos, que são sequências de operações quânticas organizadas para executar algoritmos.

Diferente dos circuitos clássicos, os quânticos operam sobre estados em superposição e tiram proveito da interferência e do entrelaçamento para alcançar resultados potencialmente inatingíveis por computadores clássicos em tempo hábil.

Qual a diferença entre computação clássica e quântica

A computação clássica, base da era digital moderna, opera com bits que assumem valores binários (0 ou 1) e segue um modelo determinístico: para um dado conjunto de instruções e entradas, sempre produzirá o mesmo resultado.

Para facilitar o entendimento das principais diferenças entre computação clássica e quântica, preparamos uma tabela simples e direta. Assim, você consegue visualizar de forma clara como essas duas tecnologias funcionam e onde cada uma se destaca. Confira:

Tabela comparativa: Computação Clássica vs. Computação Quântica

Essa arquitetura, baseada em lógica booleana e transistores semicondutores, se mostrou extremamente eficiente para uma ampla gama de aplicações, desde cálculos simples até sistemas de inteligência artificial.

Por outro lado, a computação quântica rompe com esse paradigma ao utilizar qubits, que exploram os princípios da mecânica quântica para representar múltiplos estados simultaneamente.

Diferente do processamento linear da computação clássica, os sistemas quânticos operam de maneira probabilística e paralela, o que permite novas abordagens para problemas considerados intratáveis pelos computadores convencionais.

O uso de superposição, entrelaçamento e interferência torna possível explorar um espaço de soluções muito maior em menos tempo, em determinadas classes de problemas.

No entanto, cada modelo tem suas vantagens e limitações. A computação clássica é uma tecnologia madura, altamente confiável e energeticamente eficiente para tarefas do cotidiano e aplicações industriais consolidadas. Seu principal limitador surge em cenários onde o número de possibilidades cresce exponencialmente, como na simulação de sistemas moleculares complexos ou na quebra de certos algoritmos criptográficos.

Já a computação quântica, embora ainda em estágios iniciais de desenvolvimento, mostra um potencial disruptivo justamente nesses domínios de alta complexidade. Ela promete resolver problemas que demandariam milhares de anos de processamento clássico em um tempo drasticamente reduzido. Entretanto, desafios como a instabilidade dos qubits, a sensibilidade à perda do estado de superposição e a necessidade de ambientes extremamente controlados tornam seu uso prático ainda restrito.

Computação quântica no centro das inovações tecnológicas

Nos últimos anos, grandes empresas de tecnologia e centros de pesquisa ao redor do mundo têm investido fortemente no desenvolvimento de computadores quânticos, o que resultou em avanços significativos em teoria, hardware e algoritmos.

Embora conceitos como “vantagem quântica” ou “supremacia quântica” — que descrevem, a capacidade de um computador quântico resolver tarefas impossíveis de resolver com tecnologia clássica — ainda não tenham sido plenamente alcançados ou validados, já se fala em utilidade quântica.

Este conceito, refere-se ao ponto em que os computadores quânticos fornecem vantagens práticas sobre os computadores clássicos na resolução de problemas específicos do mundo real.

Aplicações Promissoras

A computação quântica traz oportunidades importantes para várias áreas. Veja quais são as principais:

Desafios Atuais da Computação Quântica

Apesar do imenso potencial da computação quântica, sua consolidação como uma tecnologia prática e escalável ainda depende da superação de obstáculos técnicos e científicos significativos.

Entre os principais desafios enfrentados atualmente, destacam-se a decoerência e os erros quânticos, a escalabilidade dos sistemas e as exigências de infraestrutura especializada, como a criogenia.

Decoerência e erro quântico

Qubits, ao contrário dos bits clássicos, não são unidades estáveis de informação. Eles são altamente suscetíveis a perturbações externas, como variações eletromagnéticas, vibrações ou até pequenas flutuações térmicas.

Essas interações com o ambiente causam a chamada decoerência quântica, que destrói os estados de superposição e entrelaçamento antes que os cálculos possam ser concluídos

Para mitigar esse efeito, pesquisadores desenvolvem técnicas de correção de erros quânticos, como o Surface Code, que representa um único qubit lógico com dezenas ou até centenas de qubits físicos.

No entanto, a implementação prática dessas técnicas ainda demanda grandes avanços na fidelidade das operações quânticas.

Escalabilidade dos computadores quânticos

Construir computadores quânticos em escala — com milhares ou milhões de qubits — é um dos maiores desafios atuais. Prototipagens com dezenas ou centenas de qubits já existem, mas muitos desses dispositivos operam com altos índices de erro e sem plena correção de falhas.

A integração de qubits em larga escala requer avanços simultâneos em arquitetura, controle quântico e engenharia de hardware.

Infraestrutura tecnológica

Grande parte das tecnologias atuais de computação quântica, como os qubits supercondutores (usados por IBM e Google), exige condições extremamente específicas de operação, como temperaturas próximas ao zero absoluto. Isso só é possível por meio de sistemas criogênicos altamente sofisticados, como os refrigeradores de diluição, que são volumosos, caros e energeticamente intensivos. Essa exigência de infraestrutura representa um impasse tanto para a pesquisa quanto para a adoção comercial em larga escala.

Panorama atual e perspectivas futuras da computação quântica

A computação quântica, embora ainda em fase inicial de maturação, já movimenta um ecossistema global robusto, com investimentos crescentes por parte de grandes empresas, governos e startups.

Entre os principais players, destacam-se gigantes como IBM, Google, D-Wave e IonQ, cada uma adotando diferentes abordagens tecnológicas para a construção de computadores quânticos viáveis.

A IBM, por exemplo, aposta em qubits supercondutores e disponibiliza seu ambiente de programação Qiskit para pesquisadores e desenvolvedores. Já o Google investe no Cirq, uma plataforma de código aberto associada ao seu processador Sycamore, que alegou ter alcançado a chamada "supremacia quântica" em 2019.

Fonte: https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-quantum-roadmap-2025

Outras empresas, como Rigetti, Xanadu e PsiQuantum, também vêm ganhando destaque ao explorar arquiteturas alternativas, como qubits fotônicos ou sistemas modulares.

Nos próximos 5 a 10 anos, espera-se o surgimento dos primeiros computadores quânticos tolerantes a falhas, capazes de executar algoritmos complexos de forma confiável.

Aplicações práticas da computação quântica integrada

Avanços significativos também são previstos no campo da criptografia pós-quântica, com novos padrões sendo desenvolvidos para resistir a ataques de computadores quânticos.

Além disso, aplicações práticas devem emergir em áreas como química computacional, otimização logística, modelagem financeira e inteligência artificial híbrida, especialmente por meio de modelos de computação quântica integrada a sistemas clássicos (paradigma híbrido).

Embora o hardware quântico ainda esteja em estágio inicial de desenvolvimento, o ecossistema de software tem avançado rapidamente. Diversas plataformas utilizam CPUs e GPUs clássicas para simular circuitos quânticos, incluindo efeitos de ruído e a natureza probabilística desses sistemas, permitindo o teste e desenvolvimento de algoritmos quânticos atualmente mesmo sem acesso a um computador quântico real.

À medida que os sistemas se tornam mais acessíveis, é provável que a computação quântica passe a fazer parte de cadeias produtivas de setores específicos, assim como os supercomputadores hoje são empregados em nichos estratégicos da indústria e da pesquisa.

Avançando para uma nova era de inovação

A computação quântica representa uma mudança de paradigma com potencial transformador. Ao operar sob os princípios da mecânica quântica — como superposição, emaranhamento e interferência —, ela rompe com as limitações da computação clássica e abre caminho para resolver problemas antes considerados intratáveis.

Combinando física, matemática e ciência da computação, essa nova fronteira tecnológica promete redefinir os limites do que podemos calcular, simular e descobrir — com impactos profundos para a sociedade.

Embora ainda enfrentemos desafios técnicos e científicos significativos, como a decoerência, a escalabilidade dos sistemas e a exigente infraestrutura de operação, seu desenvolvimento acelerado pode trazer avanços sem precedentes em áreas como criptografia, simulações químicas, logística e inteligência artificial.

Nos próximos anos, espera-se que os primeiros computadores quânticos tolerantes a falhas comecem a se tornar realidade, permitindo a execução de algoritmos complexos de forma confiável.

A computação quântica, assim como os supercomputadores em sua época, deve inicialmente ocupar nichos estratégicos, mas com o tempo poderá se integrar a cadeias produtivas e sistemas híbridos.

Ainda nos primeiros passos dessa jornada, o horizonte é de transformações profundas — não apenas tecnológicas, mas também científicas, econômicas e sociais.

Espero que este conteúdo tenha ajudado você a compreender melhor sobre a computação quântica e sua importância para o futuro tecnológico. Se gostou desse conteúdo, continue acompanhando mais sobre novidades de tecnologia com a Serasa Experian a primeira e maior Datatech do Brasil.