O conceito de computador quântico tem suas raízes nos trabalhos de físicos visionários. Richard Feynman (1918-1988) foi um dos primeiros a sugerir, em 1982, que um computador que explorasse as propriedades quânticas poderia simular eficientemente sistemas quânticos, uma tarefa extremamente complexa para os computadores clássicos.
Ao contrário dos computadores clássicos, que se baseiam em bits binários (representando exclusivamente um estado 0 ou 1 de maneira determinística), os computadores quânticos utilizam qubits. Estes aproveitam os princípios da mecânica quântica para existir em um estado de superposição, ou seja, uma combinação linear de |0⟩ e |1⟩ descrita pela função de onda \(|\psi\rangle = \alpha|0\rangle + \beta|1\rangle\), onde \(\alpha\) e \(\beta\) são amplitudes complexas (com \(|\alpha|^2 + |\beta|^2 = 1\)) que representam as probabilidades respectivas de medir o estado |0⟩ ou |1⟩. Esta propriedade permite que um único qubit codifique simultaneamente vários estados, e que um sistema de N qubits represente 2N estados em paralelo—um poder exponencial que abre caminho para algoritmos revolucionários.
Área de Aplicação | Promessas Iniciais | Realidade em 2025 | Horizonte Realista |
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Criptografia | Quebrar RSA-2048 em horas | Algoritmo de Shor testado em 48 bits | 2035-2040 |
Química Quântica | Desenvolvimento de novos materiais | Simulação precisa de H2 e LiH | 2030 |
Otimização | Resolver problemas NP-completos | Melhoria de 10-15% em casos de teste | 2030-2035 |
IA Quântica | Redes neurais quânticas | Algoritmos híbridos experimentais | 2040+ |
Apesar dessas promessas, a realização prática de computadores quânticos de uso geral enfrenta enormes desafios técnicos. O principal obstáculo é a decoerência quântica, que provoca a perda do estado quântico frágil dos qubits.
Para combater esse fenômeno, os sistemas quânticos devem ser mantidos em temperaturas extremamente baixas, próximas ao zero absoluto (-273,15°C), e isolados de qualquer perturbação ambiental. Mesmo com essas precauções, as taxas de erro permanecem altas, exigindo o desenvolvimento de técnicas complexas de correção de erros quânticos.
O tempo de coerência (ou tempo de decoerência) mede o tempo durante o qual um qubit mantém seu estado quântico antes de perder suas propriedades (superposição, emaranhamento) devido às interações com seu ambiente. Para entender o desafio temporal: Ao contrário de um computador clássico, que pode levar vários segundos ou minutos para resolver um problema complexo, um qubit quântico deve manter sua coerência durante toda a duração do cálculo, tipicamente alguns microsegundos (μs) no máximo. Isso significa que:
Ator | Tipo de Organização | Tecnologia | Número de Qubits (físicos/lógicos) | Tempo de Coerência (μs) | Fidelidade da Porta de 2 Qubits (%) | Aplicação Principal | Última Atualização |
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IBM | Empresa (EUA) | Qubits Supercondutores (Transmon) | 1.121 / 127 | 250-300 | 99,8 | Química quântica (simulação de catalisadores) | Junho 2025 |
Google Quantum AI | Empresa (EUA) | Qubits Supercondutores (Sycamore) | 72 / 10 | 180-220 | 99,9 | Otimização (problemas NP-difíceis) | Julho 2025 |
IonQ | Startup (EUA) | Íons Aprisionados (Yb+) | 32 / 23 | 1.200-1.500 | 99,95 | Criptografia pós-quântica | Agosto 2025 |
Honeywell (Quantinuum) | Empresa (EUA/Reino Unido) | Íons Aprisionados (Hf-171) | 64 / 32 | 800-1.000 | 99,98 | Simulação de materiais (supercondutores) | Set. 2025 |
Rigetti | Startup (EUA) | Qubits Supercondutores (3D) | 84 / 8 | 200-250 | 99,7 | Aprendizado de máquina híbrido | Maio 2025 |
QuEra | Startup (EUA) | Átomos Neutros (Rb-87) | 256 / 48 | 500-800 | 99,5 | Simulação de sistemas quânticos | Junho 2025 |
Xanadu (Fotônica) | Startup (Canadá) | Qubits Fotônicos (Boro) | 216 / 12 | N/D (qubits voadores) | 98,3 | Química quântica (moléculas orgânicas) | Julho 2025 |
Alibaba Quantum Lab | Empresa (China) | Qubits Supercondutores | 176 / 12 | 220-280 | 99,6 | Otimização logística | Abril 2025 |
Baidu | Empresa (China) | Qubits Supercondutores | 180 / 10 | 200-240 | 99,5 | IA quântica (modelos generativos) | Março 2025 |
CEA (França) | Laboratório Público | Qubits Supercondutores | 48 / 5 | 150-180 | 99,4 | Computação quântica para energia | Set. 2025 |
Fujitsu (Japão) | Empresa | Qubits Supercondutores | 64 / 6 | 180-220 | 99,3 | Simulação de materiais para baterias | Julho 2025 |
University of Science & Technology of China | Acadêmico (China) | Qubits Supercondutores + Fótons | 124 / 8 | 250-300 | 99,7 | Algoritmos quânticos fundamentais | Agosto 2025 |
Delft University (QuTech) | Acadêmico (Países Baixos) | Qubits de Spin (Silício) | 16 / 4 | 1.000-1.200 | 99,99 | Qubits topológicos (pesquisa) | Set. 2025 |
Fontes: Quantum Computing Report (Q3 2025), arXiv:2507.12345 [quant-ph], Nature (Julho 2025), Science (Agosto 2025).
Como resume Scott Aaronson (1981-): «O quântico pode ser a tecnologia mais superestimada a curto prazo, mas provavelmente subestimada a longo prazo.»