Computação quântica explicada para uma criança

Retrato de Vitor Fontenele
Publicado em

Este artigo explica a máquina com moeda, eco e folha de papel, e sem nenhuma fórmula. No fim dele você vai saber dizer o que um computador quântico faz, o que ele não faz e por que quase toda explicação que circula por aí erra no mesmo ponto.

Comece pela moeda girando

Pegue uma moeda e gire ela em pé na mesa. Enquanto a moeda gira, ela não é cara nem coroa. Não é que você não saiba qual é: ela realmente não é nenhuma das duas ainda. No instante em que você põe a mão e prende a moeda, ela vira uma coisa só.

O computador que você usa trabalha com moedas paradas. Cada pedacinho de informação dele, o bit, está deitado em cara ou em coroa, 0 ou 1, e fica assim. Um qubit é a moeda enquanto ela gira. A máquina faz a conta inteira com as moedas girando e só prende elas no final.

Isso já explica a primeira coisa importante. Não existe como espiar o meio do cálculo. Se você olhar, a moeda cai, e cai numa face só. O resultado que sai de um computador quântico é sempre uma resposta comum, de moeda deitada. O que muda é o caminho até ela.

Agora o eco no labirinto

Aqui está o erro que quase toda explicação comete. Você já deve ter lido que o computador quântico testa todas as respostas ao mesmo tempo. Ele não testa. Se fosse assim, ele responderia qualquer pergunta rápido, e não é isso que acontece.

Imagine que você está na entrada de um labirinto e grita. O som entra por todos os corredores de uma vez. De cada corredor volta um eco, e os ecos se encontram na sua frente. Quando duas ondas se encontram, elas podem somar e ficar mais altas, ou podem se cancelar e virar silêncio.

Um algoritmo quântico é o jeito de gritar. Quem escreve o algoritmo arruma o grito para que os ecos dos corredores errados se cancelem entre si e só o eco do corredor certo volte alto. Você grita uma vez e escuta uma resposta, não milhões.

E aqui está o limite do assunto todo. Ninguém sabe montar esse grito para qualquer labirinto. Sabe-se montar para uns poucos: fatorar número grande, simular molécula e alguns problemas de conta com matriz. Para o resto, o grito não cancela nada, os ecos voltam todos juntos e a máquina não rende mais que um computador comum.

Laboratório interativo · 01 qubit

O que muda no resultado quando você mexe na fase

Prepare uma superposição, ajuste a fase e recombine as amplitudes. A interferência muda a chance de medir 0 ou 1. Experimente no gráfico.

  1. |0⟩Estado inicial
  2. HSuperposição
  3. P(90°)Ajuste de fase
  4. HInterferência
Probabilidade após a interferência
Probabilidades de medir 0 e 1 em função da fase Em 0 e 360 graus, o resultado é sempre 0. Em 180 graus, sempre 1. Em 90 e 270 graus, cada resultado tem 50% de chance. 100% 50% 0% 90° 180° 270° 360°
━ Resultado 0┄ Resultado 1

Chances iguais: cada resultado aparece com 50% de probabilidade.

Ajuste o experimento

Arraste ou use as setas do teclado.

Resultado 050%
Resultado 150%

Da chance ao resultado

Cada medição prepara o circuito de novo, na mesma fase. Compare a amostra com as probabilidades acima.

Medições simuladas

Nenhuma medição ainda. Escolha uma fase e simule.

Modelo ideal de um qubit, sem ruído. Calculado neste navegador, sem conexão com hardware quântico. O gráfico mostra probabilidades, não a trajetória de uma partícula. Entenda o circuito na IBM Quantum ↗

Os dois dados na caixa

Falta uma peça, e é a mais estranha das três. Imagine dois dados, cada um dentro de uma caixa fechada, e as caixas em cidades diferentes. Os dados foram preparados juntos de um jeito especial. Quando alguém abre uma caixa e vê um 4, a outra caixa também tem um 4, sempre, sem combinar nada.

O detalhe que quebra a cabeça é que nenhum dos dois dados tinha um número próprio antes de a caixa abrir. Não é que o número estava escondido. Os dois dados eram uma coisa só, com um estado compartilhado, e só existia número quando alguém olhou. Isso se chama emaranhamento.

Emaranhamento é o que faz a conta se espalhar entre muitos qubits, em vez de cada um trabalhar sozinho. E ele também serve para uma coisa bem mais prática, que é o assunto da próxima seção.

Qubit

A unidade de informação da máquina.

Um bit comum vale 0 ou 1. Um qubit, enquanto ninguém mede, guarda os dois ao mesmo tempo, cada um com um peso. Na hora da medida, vira 0 ou 1.

Superposição

Muitos estados ao mesmo tempo, cada um com um peso.

Com 300 qubits esses pesos passam do número de átomos no universo. A medida devolve um resultado só, sorteado por esses pesos. Ter muitos estados guardados não significa testar todas as respostas.

Interferência

O que faz o algoritmo funcionar.

Os pesos podem ser negativos. Dá para montar o cálculo de modo que os caminhos errados se cancelem e o certo sobre. Sem esse cancelamento, a máquina rende o mesmo que um computador comum. Sabe-se fazer isso para poucos problemas.

Emaranhamento

Qubits que só existem juntos.

Dois qubits emaranhados têm um estado conjunto. Nenhum dos dois tem estado próprio. Isso espalha o cálculo entre eles e também serve para proteger a informação: um qubit lógico mora dentro de vários físicos.

Por que a máquina erra, e o truque das 700 folhas

Moeda girando é frágil. Um esbarrão na mesa, uma corrente de ar, e a moeda cai antes da hora. Com qubit é a mesma coisa, e é pior: uma variação de temperatura, uma vibração ou uma partícula vinda do espaço derrubam o cálculo. Por décadas foi esse o motivo de ninguém conseguir uma máquina grande. Quanto mais qubits, mais erro, e o erro comia o ganho.

A saída é um truque de escola. Se você precisa guardar uma palavra importante e a caneta borra, você escreve a mesma palavra em muitas folhas. Depois, se algumas borrarem, você lê todas e vai pela maioria. A palavra sobrevive mesmo com folha estragada.

É isso que se chama correção de erro. Junta-se um monte de qubits frágeis, os físicos, amarrados por emaranhamento, e eles passam a se comportar como um único qubit confiável, o qubit lógico. Pela conta mais recente de quanto custa quebrar o RSA, são cerca de 700 folhas para cada palavra, ou seja, 700 qubits físicos para cada lógico.

Guarde essa diferença, porque ela é a única unidade que importa daqui para frente. Quando uma empresa anuncia mil qubits, quase sempre são folhas soltas. O que conta é quantas palavras a máquina consegue guardar sem borrar.

De qubit físico para qubit lógico

É a distinção que sustenta todo número desta trilha. O qubit físico erra sozinho, por temperatura, vibração ou partícula vinda do espaço. Muitos deles, amarrados por código de correção de erro, se comportam como um único qubit confiável. Pelos dois números de Gidney, são cerca de 700 físicos para cada lógico.

qubits físicos, com erro correção de erro 1 qubit lógico

Quantos qubits lógicos, e para quê

RSA-2048 pelo método de Gidney 1.399
IonQ, meta para 2027 800
IBM Starling, meta para 2029 200

A primeira linha é exigência de cálculo, publicada em paper. As outras duas são meta anunciada por empresa, e nenhuma delas foi entregue.

O que mudou em dezembro de 2024

O truque das folhas tinha um problema. Ele só funciona se a caneta borrar pouco. Se ela borrar muito, cada folha nova que você acrescenta traz mais borrão do que informação, e a palavra piora em vez de melhorar. A teoria dizia que existia um ponto de virada entre os dois casos, e ninguém tinha mostrado esse ponto numa máquina de verdade.

Em dezembro de 2024 o Google mostrou, com o chip Willow, que aumentar o código de correção reduziu o erro final. O resultado foi medido e revisado por outros pesquisadores. Foi a primeira vez que acrescentar folha melhorou a palavra.

Isso reclassificou o problema todo. Antes de 2024, construir um computador quântico grande era uma pergunta aberta de física, e podia ser que não tivesse resposta. Depois de 2024 passou a ser uma tarefa de engenharia, caríssima e demorada, do tipo que se resolve com dinheiro e tempo. Foi nesse momento que as empresas pararam de anunciar quantidade de qubit e começaram a anunciar qubit lógico.

Perguntas que aparecem primeiro

As sete abaixo são as que mais aparecem quando alguém encosta no assunto. Todas têm resposta curta, e em seis delas a resposta é não.

Ele testa todas as respostas de uma vez?

Não. Ele carrega as possibilidades como pesos e devolve uma medida só. O ganho vem de cancelar os caminhos errados antes de medir, e isso funciona para um punhado de problemas, não para qualquer conta.

Ele vai substituir o computador que eu uso?

Não. Para planilha, banco de dados e vídeo, um chip quântico perde para um processador comum. A vantagem conhecida está em fatorar números grandes, simular moléculas e alguns problemas de álgebra linear.

Quanto mais qubits, melhor?

Não é assim que se compara. Contar qubit físico virou número de anúncio. O que vale é o qubit lógico, protegido por muitos físicos, e a taxa de erro por operação. O Helios tem 98 qubits físicos e correção de erro. O Condor tem 1.121 qubits ruidosos e não faz o mesmo tipo de cálculo.

Alguém já quebrou criptografia de verdade com computador quântico?

Ainda não. Karagiannis desmonta na palestra do DEF CON 33 a série de artigos que anunciou a façanha. O primeiro deles falava em quebrar criptografia de grau militar, e o número fatorado tinha 22 bits. O RSA em uso tem 2.048.

Quando a máquina chegar, toda senha cai junto?

Não. Cai a criptografia assimétrica, que é RSA e curva elíptica, e é ela que faz o aperto de mão de toda conexão segura. A simétrica só perde metade da força: uma chave AES de 128 bits passa a se comportar como uma de 64, e uma de 256 continua fora de alcance. Trocar 128 por 256 é a defesa mais barata que existe hoje.

Dá para esperar a máquina existir e migrar depois?

Não dá, e a conta é o teorema de Mosca: some o tempo que o segredo precisa durar com o tempo que a migração leva. Se a soma passar do tempo até a máquina existir, o dado já está perdido, porque o tráfego cifrado está sendo gravado hoje para ser aberto depois.

Não falta sempre de 10 a 20 anos?

Essa resposta se repetiu por uma década sem mudar de número, o que já indica chute. Karagiannis conta que quem a dava costumava não saber responder o básico sobre a tecnologia. Hoje existe prazo publicado pelo NIST e roadmap datado de IBM e IonQ, que dá para conferir ano a ano.

Onde a agulha está agora

A correção de erro funciona em escala pequena. Nenhuma máquina no ar executa um algoritmo útil mais rápido que um computador comum.

Existem cinco jeitos de fabricar qubit competindo entre si, e nenhum ganhou. A tabela abaixo é o placar de setembro de 2026, e tudo nela já foi medido em laboratório.

Estado por tecnologia em setembro de 2026. Rótulo: medido.
TecnologiaQuemOnde está
Íons aprisionados Quantinuum, IonQ 98 qubits físicos e 48 lógicos corrigidos no Helios. Melhor fidelidade medida, operação mais lenta que a dos supercondutores.
Supercondutores IBM, Google 120 a 156 qubits por chip, com foco em conectividade. Operação rápida, refrigeração perto do zero absoluto.
Átomos neutros QuEra, Atom Computing, Pasqal Dezenas de qubits lógicos demonstrados. A escala prometida é a maior do setor. O gargalo é controlar os átomos.
Fotônica PsiQuantum, Xanadu Aposta em fabricar o chip em fundição de silício comum. Nada em operação em escala.
Recozimento quântico D-Wave Milhares de qubits para uma classe restrita de otimização. Não executa o algoritmo de Shor.

Como chegamos aqui

Nove momentos que explicam o estado atual. Vale notar uma coisa ao ler a lista: os dois maiores saltos recentes não vieram de máquina nova. O limiar do Willow veio de arrumação de código, e a queda de 20 vezes no custo de quebrar o RSA veio de matemática, com o hardware praticamente parado.

  1. 1994

    Shor mostra que dá para quebrar o RSA teoria

    Peter Shor publica um algoritmo que fatora números grandes em tempo polinomial num computador quântico. A máquina capaz de rodá-lo não existia em 1994 e ainda não existe. A criptografia de chave pública passou a ter um prazo.

  2. 25 anos 2019

    Google Sycamore, 53 qubits medido

    O Google alegou que o chip fez em minutos uma tarefa que um supercomputador levaria muito mais tempo. A tarefa não tinha uso prático. Algoritmos clássicos melhores encurtaram a distância nos anos seguintes. O experimento mostrou que o chip funciona.

  3. 20 milhões de qubits para quebrar o RSA-2048 estimado

    Gidney e Ekerå calculam o custo do algoritmo de Shor com correção de erro: 20 milhões de qubits físicos ruidosos e 8 horas. O número era grande o bastante para o assunto sair de pauta.

  4. 2023

    IBM Condor, 1.121 qubits medido

    Pico da corrida por contagem bruta. Depois disso a IBM passou a falar em qubit lógico, porque empilhar qubit ruidoso parou de aumentar a capacidade de cálculo.

  5. 2024

    NIST publica os padrões pós-quânticos medido

    FIPS 203, 204 e 205 saem em agosto de 2024. Passa a existir substituto oficial para o RSA e para as curvas elípticas. A discussão muda para o prazo da troca.

  6. Google Willow fica abaixo do limiar medido

    Pela primeira vez, aumentar o código de correção reduziu o erro final naquele chip. Até ali, o medo era o contrário: máquina maior, mais erro.

  7. 2025

    O custo de quebrar o RSA cai 20 vezes estimado

    Gidney refaz a conta em maio de 2025: menos de 1 milhão de qubits ruidosos e menos de uma semana. O hardware da conta é o mesmo de 2019. Quem estima o Q-Day passou a falar em datas mais próximas.

  8. Quantinuum Helios, 98 físicos e 48 lógicos medido

    Íons aprisionados com 2 qubits físicos para cada lógico corrigido, bem abaixo das centenas para 1 que se supunha necessárias. Os lógicos erraram menos que os físicos debaixo deles (beyond break-even).

  9. 2026

    94 qubits lógicos com detecção de erro medido

    Em março de 2026 a Quantinuum publica cálculos com até 94 qubits lógicos protegidos por detecção de erro e 48 por correção, no mesmo chip de 98 físicos. Detecção e correção não são a mesma coisa.

O resumo, em cinco frases

Qubit é a moeda girando, e o resultado sai sempre como moeda deitada. O ganho não vem de testar tudo de uma vez, vem de cancelar os caminhos errados antes de medir, e só se sabe fazer isso para poucos problemas. Qubit erra sozinho, então a máquina gasta centenas de qubits frágeis para formar um confiável. Em dezembro de 2024 ficou provado que esse gasto compensa e cresce, o que tirou o assunto da física e passou para a engenharia. Nenhuma máquina no ar hoje executa um trabalho útil mais rápido que um computador comum.

Se essa última frase é verdade, e ela é, sobra uma pergunta desconfortável: de onde vem o dinheiro que sustenta o setor? A parte 2 responde seguindo o caminho do dinheiro, do contribuinte até o acionista.

Referências

  1. Karagiannis, K. (2025). Post-Quantum Panic: When Will the Cracking Begin, and Can We Detect It?. DEF CON 33, agosto de 2025. www.youtube.com/watch?v=OkVYJx1iLNs Fonte da estimativa de Q-Day por volta de 2030, das contagens de qubits lógicos, do argumento sobre detecção e dos números de adoção de PQC. Indicada pelo leitor. A transcrição da legenda foi extraída em 7 de setembro de 2026 e o conteúdo desta trilha passou a vir da própria fala, não de cobertura secundária. A legenda é automática: onde ela embaralha um número, o valor usado aqui foi conferido no paper de origem, e o que não deu para conferir ficou de fora.
  2. Gidney, C. (2025). How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits. arXiv:2505.15917, Google Quantum AI. arxiv.org/abs/2505.15917 Fonte da queda de 20 vezes no custo de quebrar o RSA-2048. Substitui a estimativa de 2019 do mesmo autor, de 20 milhões de qubits e 8 horas. A redução vem de aritmética modular aproximada e de cultivo de estado mágico.
  3. NIST (2024). NIST IR 8547: Transition to Post-Quantum Cryptography Standards. NIST Internal Report, novembro de 2024. nvlpubs.nist.gov/nistpubs/ir/2024/NIST.IR.8547.ipd.pdf Fonte das duas datas oficiais: RSA-2048 e curvas de 112 bits depreciados depois de 2030 e proibidos depois de 2035.
  4. IBM Quantum (2025). IBM lays out clear path to fault-tolerant quantum computing. IBM Quantum Blog, junho de 2025. www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc Fonte do roadmap: Loon 2025, Kookaburra 2026, Cockatoo 2027, Starling 2029 com 200 qubits lógicos e 100 milhões de portas, Blue Jay em 2033 com 2.000 lógicos e 1 bilhão de operações.
  5. Quantinuum (2026). Quantum computations with dozens of protected logical qubits. The Quantum Insider, março de 2026. thequantuminsider.com/2026/03/10/quantinuum-researchers... Fonte dos 94 qubits lógicos com detecção e 48 com correção sobre 98 físicos no Helios, com códigos iceberg a uma taxa de 2 para 1.
  6. SEC EDGAR (2026). XBRL company facts: IONQ, RGTI, QBTS, QUBT. data.sec.gov, formulários 10-K e 10-Q. data.sec.gov/api/xbrl/companyfacts/CIK0001824920.json Fonte de toda receita, prejuízo, queima de caixa, número de ações e valor de mercado declarado nesta trilha. São os valores que a própria empresa assinou e arquivou. Regenerável por scripts/quantica/fetch-sec.mjs.
  7. SEC EDGAR (2026). Formulários 10-K do exercício de 2025 das quatro pure-plays de computação quântica. sec.gov, protocolados entre 25 de fevereiro e 4 de março de 2026. www.sec.gov/Archives/edgar/data/1824920/000119312526071... Fonte da estratégia declarada, das aquisições, dos marcos técnicos e dos prazos de cada empresa. Vem do Item 1 (Business) de cada relatório, que é a parte narrativa do mesmo documento de onde saem os números do XBRL. Os quatro foram lidos na íntegra em 7 de setembro de 2026. Onde o texto abaixo diz que uma data não consta, isso foi verificado buscando no documento inteiro, não só na seção de estratégia.
  8. SEC EDGAR (2026). Quantinuum Inc., CIK 0002110105, formulário 10-Q. data.sec.gov, primeiro trimestre reportado como companhia aberta. www.sec.gov/cgi-bin/browse-edgar?action=getcompany&CIK=... A Quantinuum abriu capital em junho de 2026 sob o código QNT. Faturou 8,0 milhões de dólares no segundo trimestre de 2026, contra 2,1 milhões no mesmo trimestre de 2025, e fechou junho com 2,11 bilhões em caixa. É a empresa com o melhor resultado medido de qubit lógico e a menor receita entre as de hardware listadas.
  9. The Motley Fool (2026). IonQ, Rigetti, and D-Wave Quantum Are Down 30% in a Month. Motley Fool, julho de 2026. www.fool.com/investing/2026/07/22/quantum-computing-sto... Fonte secundária, usada apenas para a correção de preço de 2026 e para os múltiplos de maio de 2026. Preço de ação não consta do XBRL, e as fontes gratuitas de cotação bloqueiam acesso automatizado.
  10. Departamento de Comércio dos EUA e NIST (2026). Department of Commerce Announces Letters of Intent With 9 Companies for $2 Billion to Accelerate U.S. Leadership in Quantum Computing. NIST, 21 de maio de 2026. www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commer... Fonte primária do aporte público de 2,013 bilhões de dólares pelo CHIPS Act, do valor de cada uma das nove empresas e da contrapartida em participação acionária minoritária do governo americano. Também é a fonte da ausência da IonQ na lista final.
  11. McKinsey & Company (2026). Quantum Technology Monitor 2026: a commercial tipping point. McKinsey Technology, junho de 2026. www.mckinsey.com/capabilities/mckinsey-technology/our-i... Fonte dos 12,6 bilhões que entraram no setor em 2025, da composição por origem (44% mercado de capitais, 34% fundos privados, 3% público), da receita acima de 1 bilhão em 2025 com projeção de 4,4 bilhões para 2028, e das faixas de 2035. As faixas de 2035 são projeção de consultoria, rotuladas aqui como projetado, e nunca foram conferidas contra resultado. A estimativa de 400 a 600 bilhões para finanças é contestada em público por especialistas do setor, e a ressalva está no texto.
  12. Qureca (2026). Quantum Initiatives Worldwide. Qureca, atualizado em 19 de junho de 2026. www.qureca.com/quantum-initiatives-worldwide/ Fonte do total mundial de 65,9 bilhões de dólares em programas públicos e dos valores por país. Os números de China são declaradamente estimados e nunca confirmados oficialmente, e por isso aparecem marcados no texto.
  13. Crunchbase News (2026). Sector Snapshot: Quantum Computing Startup Investment Slows In 2026 While Public Markets Hold Strong. Crunchbase News, maio de 2026. news.crunchbase.com/venture/quantum-computing-startup-i... Fonte do recorde de 4,1 bilhões de fundo de risco em 2025 e da queda para 1,2 bilhão até meados de maio de 2026, além das maiores rodadas privadas do ano. É o contraponto que separa capital de risco de emissão em bolsa: o primeiro encolheu, o segundo não.
  14. NVIDIA (2025). NVIDIA Introduces NVQLink, Connecting Quantum and GPU Computing. NVIDIA Newsroom, 28 de outubro de 2025. nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-c... Fonte da contagem de parceiros: 17 fabricantes de hardware quântico, 5 de sistema de controle e 9 laboratórios nacionais americanos. O ganho de 29 a 35 vezes do decodificador da CUDA-Q QEC é medição divulgada pela própria NVIDIA e está rotulada como tal. As especificações de latência e throughput que circulam em cobertura secundária não constam do material da empresa e ficaram fora desta trilha.
  15. Caune, L. et al. (2026). Demonstrating real-time and low-latency quantum error correction with superconducting qubits. Nature Communications, cópia aberta no PubMed Central. pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC13402394/ Fonte medida da restrição que amarra quântica a computação clássica: o processador supercondutor gera uma rodada de dados de erro por microssegundo, e o decodificador precisa ficar abaixo disso ou o dado acumula e a máquina desacelera de forma exponencial (backlog problem). Decodificação medida de 0,44 a 0,79 µs por rodada, com 9,6 µs de latência total de realimentação em 9 rodadas.
  16. CNBC (2026). Tech AI spending approaches $700 billion in 2026, cash taking big hit. CNBC, fevereiro de 2026. www.cnbc.com/2026/02/06/google-microsoft-meta-amazon-ai... Fonte do capex somado de Amazon, Google, Meta e Microsoft para 2026, usado apenas como denominador da comparação com o investimento em quântica. É guidance de empresa, não resultado realizado.

Números conferidos na fonte em 7 de setembro de 2026. Resultado de laboratório está marcado como medido, e meta de empresa está marcada como anunciado. Este artigo só usa o que já foi medido: as datas prometidas ficam na parte 2.