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

Já pensou em como seria possível resolver, em poucos instantes, problemas que hoje levariam milhares de anos para serem solucionados por computadores tradicionais? É exatamente essa a revolução que a computação quântica traz: um novo jeito de processar informações, baseado nas leis da mecânica quântica, que abre caminho para avanços que até pouco tempo pareciam ficção.

Com a combinação de descobertas da física quântica e inovações em engenharia, surgiu uma tecnologia capaz de superar barreiras que limitam os sistemas clássicos. Essa transformação promete impactar áreas estratégicas como segurança digital, logística, finanças, saúde, entre outras. Ao longo deste artigo, você vai entender o que é a computação quântica, entender como ela funciona, conhecer seus principais conceitos e saber como ela pode revolucionar campos como criptografia, simulações complexas, inteligência artificial e otimização de processos. Também vamos explicar qual é o papel do qubit nesse cenário e os princípios que sustentam essa tecnologia tão promissora. Continue lendo para entender por que a computação quântica pode transformar não só a tecnologia, mas também a ciência, a economia e a sociedade de forma profunda. 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.

Conceitos fundamentais da computação quântica

Para compreender o impacto da computação quântica, é preciso conhecer seus principais conceitos: qubits, probabilidade clássica vs. quântica, superposição, entrelaçamento e interferência. Esses fundamentos explicam por que a tecnologia é considerada um divisor de águas.

Qubits

O qubit é a unidade básica da computação quântica. Diferente do bit clássico, que assume valor fixo (0 ou 1), o qubit representa simultaneamente os estados 0 e 1 por meio da superposição. Esse comportamento expande exponencialmente o espaço de processamento, permitindo cálculos que seriam inviáveis para computadores tradicionais.

Probabilidade clássica vs. quântica

Na computação tradicional, os resultados seguem lógica determinística: dadas as entradas e as instruções, a saída sempre será a mesma. Já a computação quântica trabalha com amplitudes de probabilidade. Isso quer dizer que, durante um cálculo, os estados possíveis coexistem até que a medição defina o resultado final. Esse modelo permite explorar múltiplas soluções ao mesmo tempo.

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.

O que são circuitos quânticos?

Os circuitos quânticos reúnem qubits e portas lógicas quânticas em uma sequência organizada para executar algoritmos complexos. Enquanto na computação clássica usamos portas como AND, OR e NOT, aqui aplicamos operações quânticas que manipulam estados de superposição e entrelaçamento. Esse conjunto de operações constrói os algoritmos que viabilizam aplicações avançadas, como simulações moleculares e otimização logística.

Quais são os princípios fundamentais da computação quântica?

A base da computação quântica repousa em três conceitos centrais que transformam a maneira como processamos dados: superposição, entrelaçamento e interferência quântica. Esses princípios surgem diretamente da mecânica quântica e explicam por que algoritmos quânticos podem explorar soluções que permaneceriam inviáveis para a computação clássica. Entender como cada um deles atua ajuda a compreender por que qubits são mais do que simples bits aprimorados, são elementos que remodelam a lógica do cálculo.

Superposição

A superposição faz com que um qubit assuma simultaneamente os estados 0 e 1, ao contrário do bit clássico, limitado a um único valor de cada vez. Isso não significa que ele fica metade em 0 e metade em 1, mas que

representa probabilidades que coexistem até o momento da medição. Essa propriedade multiplica exponencialmente as combinações que um processador quântico consegue analisar em paralelo. Na prática, a superposição permite que circuitos quânticos examinem muitos caminhos de cálculo de uma só vez, acelerando tarefas como simulação de materiais ou otimização. É como se o computador percorresse diversos atalhos matemáticos ao mesmo tempo, tornando possível atacar problemas complexos sem seguir apenas um caminho linear.

Entrelaçamento

O entrelaçamento ocorre quando dois ou mais qubits se tornam interdependentes, de forma que o estado de um deles define imediatamente o estado do outro, mesmo que estejam separados por grandes distâncias. Essa ligação vai além de simples correlação: trata-se de uma conexão quântica profunda que desafia a intuição clássica. Graças ao entrelaçamento, algoritmos quânticos podem distribuir informações de maneira coordenada e mais eficiente. Ele também viabiliza soluções de comunicação ultra segura, como a distribuição quântica de chaves (QKD), onde qualquer tentativa de espionagem altera os estados quânticos e denuncia a presença de um invasor.

Interferência quântica

A interferência quântica controla como as diferentes possibilidades representadas pelos qubits se reforçam ou se cancelam ao longo de um cálculo. Em algoritmos quânticos, ela permite ajustar os resultados para aumentar as chances de encontrar a resposta correta, enquanto reduz a probabilidade de soluções incorretas. Diferentemente da computação clássica, onde operações seguem um caminho determinístico, aqui a interferência atua como um afinador que orienta as trajetórias do cálculo no espaço de soluções. Esse princípio faz toda a diferença para a eficiência de aplicações como busca em grandes bancos de dados ou simulações moleculares complexas.

Qual é a diferença entre computação clássica e quântica?

Na computação clássica, o bit representa 0 ou 1, seguindo operações lógicas determinísticas que produzem sempre o mesmo resultado para as mesmas entradas. É uma tecnologia madura, eficiente para a maioria das tarefas do dia a dia, de navegação na internet a sistemas bancários. Já a computação quântica utiliza qubits, que podem representar 0, 1 ou uma combinação dos dois estados ao mesmo tempo, graças à superposição. Essa diferença permite que computadores quânticos processem múltiplas possibilidades simultaneamente. Além disso, princípios como entrelaçamento e interferência ajudam algoritmos quânticos a focar nos caminhos mais prováveis de levar a respostas corretas. Isso torna possível enfrentar problemas de alta complexidade, como simulações moleculares ou análise de grandes volumes de dados, que levariam milhares de anos num computador clássico. Ainda assim, cada tecnologia tem seu espaço: enquanto a computação clássica seguirá dominando aplicações gerais, a quântica deve se consolidar em nichos estratégicos. 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 situações 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.

Qual é a diferença entre portas quânticas, circuitos quânticos e computadores quânticos?

As portas quânticas são operações matemáticas fundamentais aplicadas aos qubits, permitindo mudanças de estado que exploram propriedades como superposição e entrelaçamento. Diferente das portas lógicas clássicas, que processam bits de forma linear, elas lidam com amplitudes de probabilidade, controlando fases e resultados em paralelo. Exemplos como as portas Hadamard e CNOT demonstram como é possível construir algoritmos que aproveitam o potencial quântico para acelerar cálculos. A partir dessas portas, surgem os circuitos quânticos, sequências ordenadas de operações projetadas para resolver problemas específicos. Esses circuitos transformam o potencial teórico em aplicações práticas, equilibrando quantidade de portas e fidelidade para reduzir erros e manter coerência. É nesse arranjo que princípios quânticos permitem testar várias soluções ao mesmo tempo, oferecendo ganhos que vão além da capacidade da computação tradicional. Por fim, os computadores quânticos são os sistemas físicos que executam esses circuitos. Envolvem qubits supercondutores ou íons presos, sistemas de controle, correção de erros e infraestrutura complexa como criogenia. Cada detalhe desse ecossistema influencia diretamente se algoritmos quânticos funcionam na prática, conectando teoria, engenharia e ciência em uma única tecnologia disruptiva.

Como a computação quântica amplia a segurança da informação?

O poder dos qubits de processar muitas combinações ao mesmo tempo representa riscos e oportunidades para a segurança digital. Algoritmos quânticos como o de Shor podem decifrar sistemas tradicionais como RSA e ECC muito mais rápido que computadores clássicos, ameaçando métodos usados hoje para proteger transações, dados bancários e comunicações corporativas. Diante desse cenário, surge a criptografia pós-quântica, que cria algoritmos resistentes mesmo diante de computadores quânticos avançados. Empresas de tecnologia, universidades e governos estão alinhados em uma corrida global para definir novos padrões antes que a capacidade de processamento quântico se torne acessível. Essa pesquisa se torna fundamental para garantir a continuidade da segurança cibernética no futuro. Além disso, a distribuição quântica de chaves (QKD) aproveita o entrelaçamento quântico para detectar qualquer tentativa de espionagem, criando canais praticamente invioláveis. A computação quântica, assim, ameaça modelos atuais de proteção, mas também abre caminho para soluções que tornem a privacidade digital mais robusta e sofisticada do que nunca. O vídeo abaixo apresenta especialistas da Serasa Experian discutindo os impactos reais da computação quântica na proteção de dados e segurança digital. Ele destaca os riscos que surgem quando algoritmos clássicos, como RSA e ECC, ficam vulneráveis a ataques por computadores quânticos avançados — capazes de quebrar criptografias complexas em tempo muito menor. Assista:

Aplicações promissoras

A computação quântica traz oportunidades importantes para várias áreas. Confira 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 com a Serasa Experian

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 no início 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 para entender qual é a importância de contar com empresas inovadoras no seu negócio e quais são as novidades de tecnologia com a Serasa Experian, a primeira e maior Datatech do Brasil.