É possível encadear computadores quânticos? Pesquisadores têm uma resposta

Escalando a Computação Quântica

Quantum computers are expected to one day become the core technology for advanced computation within biotechnology, material sciences, finances, cryptography, and other complex systems that silicon-based computers struggle to deal with.

No entanto, duas coisas têm impedido que os computadores quânticos se tornem mais comuns.

A primeira é que quanto mais qubits (o equivalente quântico de um bit binário) houver em um sistema, maior será o erro, com qualquer instabilidade causando um efeito dominó.

Isso pode em breve ser um problema do passado, graças ao progresso recente feito por Google (GOOGL ) e seu chip Willow, que alcança uma taxa de erro decrescente à medida que mais qubits são adicionados.

O outro problema é que provavelmente há um limite de tamanho para o quão grande um computador quântico individual pode ser, da mesma forma que um chip de silício só pode se tornar tão poderoso antes de enfrentar problemas de fornecimento de energia, superaquecimento, etc.

Isso também pode estar sendo resolvido, graças ao trabalho de pesquisadores da Universidade de Oxford. Eles conseguiram criar uma rede de computadores quânticos distribuída, semelhante ao modo como servidores que utilizam chips de silício funcionam, potencialmente abrindo caminho para supercomputadores quânticos.

Eles anunciaram seus resultados na prestigiosa publicação Nature, sob o título “Distributed quantum computing across an optical network link”¹.

Conectando Computadores Quânticos

A forma como os computadores quânticos funcionam atualmente é como unidades isoladas, contendo algumas centenas ou talvez mil qubits nos mais avançados.

O problema é que ampliá‑los é incrivelmente complexo, pois quanto maior o sistema, mais instabilidade e perturbações do ambiente podem interromper os efeitos quânticos dos quais o computador depende.

Ao mesmo tempo, computações úteis provavelmente exigirão milhões de qubits, levando a indústria a um possível beco sem saída. Pelo menos, enquanto os computadores quânticos não puderem ser conectados entre si.

E isso é mais fácil de dizer do que fazer porque os computadores quânticos são muito diferentes dos chips de silício. Em computadores tradicionais, o 0 e 1 são sinais elétricos que podem ser transmitidos a outra máquina relativamente facilmente.

Para os computadores quânticos, é o próprio estado quântico dos qubits que precisa ser comunicado. Esses estados quânticos são difíceis de manter estáveis fora de condições muito específicas, geralmente envolvendo temperaturas ultra‑baixas, apenas alguns graus acima do zero absoluto.

Aproveitando a Teleportação Quântica

Experimento de Teleportação Quântica Anterior

Em janeiro de 2025, relatamos a primeira indicação de que a teleportação quântica em fibra óptica era uma possibilidade. Parecia que isso poderia até ser transportado em redes de fibra óptica comuns ao lado de fluxos de dados “normais”.

Embora soe como um conceito fantasioso de um filme de ficção científica, a teleportação quântica é na verdade um fenômeno real estudado há décadas.

Isso ocorre quando duas partículas diferentes são “pareadas/vinculadas” juntas, algo chamado emaranhamento quântico.

Neste caso, quando duas partículas estão ligadas, independentemente da distância entre elas, trocam informações por grandes distâncias — sem transportá‑las fisicamente. Em alguns casos, pode até ser possível que a troca de informações ocorra mais rápido que a velocidade da luz, algo teoricamente impossível.

Este foi um passo inicial muito importante, pois indicou que não precisaríamos de nova tecnologia para que cabos realizem a teleportação quântica entre computadores quânticos.

Mas ainda não era uma conexão direta entre dois computadores quânticos.

Conectando Qubits

Este é o passo alcançado pelos pesquisadores de Oxford. Eles usaram fibras ópticas para conectar qubits e entrelaçá‑los, usando fótons (partículas de luz).

Fonte: Nature

No experimento de laboratório, os módulos foram separados por cerca de 2 metros, cada um contendo redes dedicadas e qubits de circuito. Mas distâncias maiores também poderiam ser alcançadas.

Ao ajustar cuidadosamente essas interações, podemos executar portas lógicas quânticas – as operações fundamentais da computação quântica – entre qubits alojados em computadores quânticos separados.

Essa descoberta nos permite, efetivamente, “interligar” processadores quânticos distintos em um único computador quântico totalmente conectado.

Dougal Main – Estudante de Pós‑Graduação no grupo de pesquisa de computação quântica com armadilha de íons em Oxford

Fonte: Nature

O tipo de computador quântico usado foram módulos de íons aprisionados. Os computadores quânticos de íons aprisionados geralmente contêm muito menos qubits, mas com confiabilidade e eficiência muito maiores, com uma quantidade semelhante de qubits alcançando resultados de 100 a 1.000 vezes mais confiáveis do que outros métodos de computação quântica.

Fonte: Quantinuum

Alta Eficiência

O emaranhamento entre os qubits em rede alcançou 86% de fidelidade.

Quando executar o algoritmo de busca de Grover, um benchmark útil de computação onde os computadores quânticos superam radicalmente os computadores normais, a taxa de sucesso foi de 71%.

O algoritmo de busca de Grover procura um item específico em um grande conjunto de dados não estruturado muito mais rápido do que um computador convencional pode, usando os fenômenos quânticos de superposição e emaranhamento para explorar muitas possibilidades em paralelo.

Isso é notavelmente alto, especialmente ao considerar que foi uma conquista inédita antes de qualquer otimização ou aprimoramento do método.

Impacto Desta Descoberta

Supercomputadores Quânticos?

Isso abre caminho para uma forma totalmente diferente de construir computadores quânticos, imitando como supercomputadores são construídos a partir de subsistemas separados que comunicam seus cálculos entre si.

Tal sistema também seria notavelmente modular, ao invés de precisar de um computador quântico massivo centralizado cada vez mais complexo.

Ao interconectar os módulos usando enlaces fotônicos, o sistema ganha flexibilidade valiosa, permitindo que módulos sejam atualizados ou substituídos sem interromper toda a arquitetura.

Dougal Main – Estudante de Pós‑Graduação no grupo de pesquisa de computação quântica com armadilha de íons em Oxford

Fonte: Nature

Renascimento da Tecnologia de Íons Aprisionados

Até agora, a tecnologia de íons aprisionados era a mais confiável e a mais próxima de uso prático, mas limitada pela dificuldade de adicionar mais qubits a um determinado sistema. Por essa razão, esperava‑se que outros sistemas usando qubits supercondutores fossem a forma final de computador quântico.

Se a tecnologia de íons aprisionados puder superar esse limite por meio de redes aprimoradas, isso pode não ser mais verdade. Isso tornaria as empresas que se especializaram nesse campo muito mais interessantes para os investidores.

Empresa de Computação Quântica com Íons Aprisionados

IonQ

IonQ é uma empresa de computação quântica que utiliza tecnologia de íons aprisionados, fundada por cientistas pioneiros na área da Universidade de Maryland e da Duke University. Foi listada publicamente na NYSE em 2021.

As plataformas de computação quântica da IonQ são capazes de produzir resultados com 99,9% de fidelidade. Atualmente utiliza uma cadeia de 64 íons de bário, produzindo um qubit algorítmico de 36 (AQ). A organização em cadeia permite computação muito mais rápida que outros designs de íons aprisionados sem perder fidelidade.

Fonte: IonQ

IonQ adquiriu a Qubitekk em janeiro de 2025, adicionando às suas operações a equipe da empresa e 118 patentes à IonQ. A especialidade da Qubitekk está em redes quânticas, usando interconexões fotônicas, permitindo clusters quânticos e avançando as capacidades da internet quântica.

Redes quânticas devem facilitar comunicações altamente seguras e, em última análise, permitir computação quântica distribuída. Considerando a rapidez com que o campo avança, expertise e propriedades intelectuais sobre este tópico podem ser cruciais para o futuro da IonQ.

IonQ também está desenvolvendo uma parceria com NKT Photonics (NKT.CO) para ajudar a desenvolver futuros computadores quânticos prontos para data centers.

Também está colaborando com a Imec em circuitos fotônicos integrados e tecnologia de armadilha de íons em escala de chip para ampliar a contagem de qubits da empresa, o tamanho do sistema e os custos.

Em vez de desenvolver seu próprio SDK (Software Development Kit), a empresa está apoiando todos os principais simultaneamente e fazendo parceria com várias empresas líderes para desenvolver novas aplicações de computação quântica.

Fonte: IonQ

IonQ é a ação de computação quântica mais pura para investidores que não se interessam pelas principais atividades de outros líderes como Google, Intel, IBM ou Honeywell.

Assim, junto com seu concorrente Quantinuum, parte da Honeywell (HON ), a IonQ está mais próxima de desenvolver computadores quânticos comerciais, com foco em alta fidelidade e sistemas de íons aprisionados com menor número de qubits.

Seu sucesso inicial ajudou a construir uma forte rede de parcerias com outros inovadores da computação quântica para continuar impulsionando essa tecnologia, com um recente reenfoque em computadores quânticos em rede.

Referência do Estudo:

^{1. Main, D., Drmota, P., Nadlinger, D.P., et al.(2025) Distributed quantum computing across an optical network link. Nature 638, 383–388. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08404-x}