Imagine se pudéssemos construir computadores quânticos da mesma forma que fabricamos os chips que existem no seu celular ou laptop. Parece ficção científica, mas uma startup britânica chamada Quantum Motion transformou essa visão em realidade.
A empresa revelou recentemente o primeiro computador quântico de silício totalmente funcional construído usando a tecnologia CMOS de silício convencional, e o impacto dessa conquista pode ser tão significativo quanto a própria invenção do transistor.
O sistema já está em operação no Centro Nacional de Computação Quântica do Reino Unido, e representa algo que pesquisadores perseguem há décadas: uma plataforma quântica que pode ser fabricada nas mesmas instalações que produzem processadores para computadores, smartphones e praticamente todos os dispositivos eletrônicos modernos.
Mas antes de mergulharmos nos detalhes técnicos, vamos entender por que isso é tão importante. A computação quântica promete resolver problemas que levariam milhões de anos nos computadores mais poderosos de hoje.
Estamos falando de descobrir novos medicamentos, otimizar redes de logística globais, criar materiais revolucionários e quebrar sistemas de criptografia que consideramos seguros. O problema sempre foi construir esses computadores em escala suficiente para realmente fazer a diferença.
O que torna o Computador Quântico de Silício da Quantum Motion diferente?
A maioria dos computadores quânticos que você já ouviu falar são máquinas gigantescas que ocupam salas inteiras. Eles precisam de sistemas de resfriamento extremamente complexos, energia elétrica dedicada e equipes especializadas apenas para mantê-los funcionando. O computador da Google que atingiu a supremacia quântica em 2019, por exemplo, era uma estrutura enorme que exigia infraestrutura customizada e custava milhões de dólares.
O computador da Quantum Motion quebra esse paradigma de uma forma fascinante. Todo o sistema, incluindo o processador quântico, os controles eletrônicos e até mesmo o equipamento criogênico necessário para resfriar tudo, cabe em três racks de servidor padrão de 19 polegadas. Se você já visitou um data center ou viu fotos de servidores em empresas de tecnologia, sabe exatamente do que estamos falando.
Esses são os mesmos racks que abrigam servidores web, sistemas de armazenamento e equipamentos de rede que mantêm a internet funcionando. A possibilidade de simplesmente instalar um computador quântico ao lado de servidores convencionais, usando a mesma infraestrutura e os mesmos padrões de instalação, é revolucionária.
Mas a verdadeira mágica está no processador em si. A Quantum Motion está usando qubits de spin de silício, uma abordagem que permite fabricar chips quânticos usando exatamente os mesmos processos que a indústria de semicondutores vem aperfeiçoando há mais de 50 anos.
Entendendo os Qubits de Spin: A Base da nova Tecnologia
Para entender o que a Quantum Motion conseguiu, precisamos falar sobre qubits, a unidade básica de informação em computação quântica. Em um computador normal, temos bits que podem ser 0 ou 1. Em computação quântica, temos qubits que podem estar em uma superposição desses estados, existindo simultaneamente como 0 e 1 até serem medidos.
Existem várias formas de criar qubits. O Google usa qubits supercondutores, que precisam ser resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto e exigem materiais exóticos. A IBM também trabalha com supercondutores. Outras empresas usam íons aprisionados ou fótons. Cada abordagem tem vantagens e desvantagens, mas todas compartilham um problema: são difíceis de escalar para milhões ou bilhões de qubits.
Os qubits de spin da Quantum Motion funcionam de uma maneira simples. Cada qubit é essencialmente um transistor individual trabalhando com um único elétron. O estado quântico é armazenado no spin desse elétron, uma propriedade fundamental das partículas que você pode imaginar como uma rotação microscópica.
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Pense no spin como uma seta que pode apontar para cima ou para baixo. Em física quântica, essa seta pode apontar simultaneamente para ambas as direções até você observá-la. Controlando o spin desses elétrons através de campos magnéticos e pulsos elétricos precisos, é possível realizar operações quânticas e executar algoritmos.
A beleza dessa abordagem está na compatibilidade. Um transistor é um transistor, seja ele usado em um processador convencional ou em um qubit de spin. Isso significa que a Quantum Motion pode fabricar seus chips nas mesmas instalações que produzem processadores Intel, AMD ou qualquer outro fabricante de semicondutores.
A Jornada da Quantum Motion até aqui
A Quantum Motion não surgiu do nada. A empresa foi fundada em 2017 como uma spin-off da University College London e da Universidade de Oxford, duas instituições com décadas de experiência em física quântica e engenharia de semicondutores.
A empresa chamou atenção pela primeira vez em 2022, quando anunciou um processador de 1.024 qubits baseado em qubits de spin. Na época, esse número foi impressionante. Para contextualizar, a maioria dos computadores quânticos comerciais dessa época tinha entre 50 e 100 qubits. A Intel, um dos gigantes dos semicondutores, também estava explorando qubits de spin, mas em uma escala muito menor.
Desde então, a empresa tem trabalhado silenciosamente para transformar a pesquisa em um produto comercial real. O sistema agora instalado no Centro Nacional de Computação Quântica representa o amadurecimento desses esforços.
Vale mencionar que o projeto conta com apoio significativo não apenas do governo britânico, mas também da DARPA, a agência de projetos de pesquisa avançada de defesa dos Estados Unidos. A DARPA tem investido pesadamente em computação quântica tolerante a falhas, e considera a Quantum Motion uma das candidatas mais promissoras para atingir esse objetivo.
Por que o CMOS é a Chave para o futuro quântico?
CMOS é a sigla em inglês para Semicondutor de Óxido de Metal Complementar, a tecnologia que possibilitou a revolução digital das últimas décadas. Praticamente todo chip moderno, do processador do seu telefone aos circuitos que controlam seu carro, é fabricado usando processos CMOS.
A indústria de semicondutores investiu trilhões de dólares aperfeiçoando a fabricação CMOS. Temos fábricas que podem produzir bilhões de transistores em um único chip com uma precisão quase absurda, medida em nanômetros. Temos cadeias de suprimento globais, equipamentos especializados e conhecimento acumulado que representa décadas de evolução tecnológica.
Quando a Quantum Motion diz que seu computador quântico é construído usando processos CMOS padrão, eles estão dizendo que podem aproveitar toda essa infraestrutura existente. Não precisam inventar novos métodos de fabricação ou construir fábricas especializadas do zero. Podem simplesmente contratar uma foundry como a TSMC, Samsung ou Intel para fabricar seus chips quânticos em wafers de silício de 300 milímetros, exatamente como fazem com qualquer outro chip.
Essa compatibilidade resolve um dos maiores obstáculos para a computação quântica em larga escala. Se você pode fabricar qubits da mesma forma que fabrica transistores, pode potencialmente escalar para milhões ou até bilhões de qubits usando a infraestrutura que já existe.
Hugo Saleh, presidente e diretor de tecnologia da Quantum Motion, capturou perfeitamente essa visão em um comunicado recente. Ele destacou que a abordagem focada em CMOS representa o próximo passo revolucionário na computação, comparável à forma como o silício transformou a eletrônica convencional.
Dentro dos Três Racks: Como tudo se encaixa
Vamos falar sobre a engenharia por trás desse sistema compacto. Colocar um computador quântico funcional em três racks de servidor de 19 polegadas não é trivial. Computadores quânticos precisam operar em temperaturas extremamente baixas, geralmente próximas do zero absoluto, para que os efeitos quânticos se manifestem claramente.
O processador da Quantum Motion ainda requer o que chamamos de caixa fria, ou mais tecnicamente, uma geladeira de diluição. Esse equipamento é responsável por resfriar o chip quântico a temperaturas de milikelvin, apenas alguns milésimos de grau acima do zero absoluto.
Tradicionalmente, essas geladeiras de diluição são estruturas grandes e complexas, com vários estágios de resfriamento, tubulações elaboradas e sistemas de controle dedicados. Elas geralmente ocupam gabinetes do tamanho de geladeiras domésticas ou até maiores, exigindo espaço dedicado e instalações especiais.
A Quantum Motion conseguiu miniaturizar toda essa infraestrutura criogênica para caber dentro de um formato de rack padrão. Isso não apenas economiza espaço físico, mas também simplifica drasticamente a instalação. Data centers já têm energia, refrigeração e infraestrutura de rede projetadas para racks de 19 polegadas. Adicionar um computador quântico se torna tão simples quanto instalar mais um servidor.
Os outros dois racks abrigam os sistemas de controle eletrônico e a infraestrutura necessária para operar e interagir com o processador quântico. Isso inclui geradores de sinais de micro-ondas, conversores digital-analógico de alta precisão, amplificadores criogênicos e toda a eletrônica necessária para manipular qubits individuais com precisão nanométrica.
Compatibilidade com ferramentas existentes
Um aspecto frequentemente negligenciado na computação quântica é o software. Não adianta ter o hardware mais avançado se os desenvolvedores precisam aprender linguagens de programação completamente novas ou reescrever tudo do zero.
Nesse aspecto, a Quantum Motion projetou seu sistema para ser compatível com frameworks de desenvolvimento quântico já estabelecidos, como Qiskit da IBM e Cirq do Google. Essas são ferramentas que pesquisadores e desenvolvedores já conhecem e usam para criar algoritmos quânticos.
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Na prática, isso significa que alguém que já desenvolveu programas quânticos para sistemas da IBM ou da Google pode, teoricamente, portar esse código para o sistema da Quantum Motion com modificações mínimas. Isso reduz drasticamente a barreira de entrada e acelera a adoção da tecnologia.
Pense nisso como a diferença entre lançar um novo sistema operacional completamente diferente versus lançar uma nova versão do Windows ou macOS. Se os desenvolvedores podem usar as mesmas ferramentas e linguagens que já conhecem, a transição é muito mais suave.
O Elefante na sala: Cadê os números?
Aqui chegamos a um ponto delicado, mas que precisa ser discutido honestamente. Apesar de todo o entusiasmo em torno do anúncio, a Quantum Motion não revelou especificações técnicas detalhadas sobre o desempenho do sistema.
Não sabemos quantos qubits o sistema atual possui. Não temos informações sobre a fidelidade das portas lógicas, uma medida crucial de quão precisamente o computador pode executar operações quânticas. Os tempos de coerência, que indicam por quanto tempo os qubits podem manter seus estados quânticos antes que a informação se perca, também não foram divulgados.
Mais importante, não há benchmarks ou demonstrações de problemas reais sendo resolvidos. Não se sabe se o sistema pode executar algoritmos quânticos complexos ou se ainda está limitado a operações básicas de demonstração.
Essa falta de dados é compreensível, mas também frustrante. A indústria de computação quântica tem sido criticada por anúncios bombásticos que não se sustentam quando você examina os detalhes técnicos. Sem números concretos, seria impossível avaliar se estamos diante de um avanço genuíno ou simplesmente de uma demonstração interessante de engenharia.
A questão da mitigação e correção de erros também permanece sem resposta. Todos os sistemas quânticos atuais sofrem com taxas de erro relativamente altas. Qubits são extremamente frágeis e perdem suas propriedades quânticas facilmente devido a ruído, vibrações, flutuações de temperatura e interferências eletromagnéticas.
Para construir computadores quânticos verdadeiramente úteis, precisa-se de correção de erros quânticos, uma técnica que usa múltiplos qubits físicos para criar um único qubit lógico mais confiável. Não está claro se o sistema da Quantum Motion implementa alguma forma de correção de erros ou se está simplesmente operando com qubits físicos.
Contextualizando com outros projetos no NQCC
É importante entender que o computador da Quantum Motion não é o primeiro sistema quântico instalado no Centro Nacional de Computação Quântica. A Oxford Ionics, outra startup britânica, instalou um sistema baseado em íons aprisionados no início deste ano.
Os íons aprisionados representam uma abordagem diferente para a computação quântica. Em vez de usar elétrons em silício, esses sistemas aprisionam átomos ionizados usando campos eletromagnéticos e os manipulam com lasers de precisão. A tecnologia tem demonstrado fidelidades de porta extremamente altas, mas enfrenta desafios significativos de escalabilidade.
Vários outros projetos britânicos também estão contribuindo com hardware e firmware para o NQCC como parte do programa nacional de computação quântica. O Reino Unido está investindo pesadamente na tecnologia, reconhecendo que a computação quântica pode ser tão transformadora quanto a internet ou a inteligência artificial.
O que a Quantum Motion afirma não é ser a primeira a instalar um computador quântico no NQCC, mas sim a primeira a construir um sistema completo usando exclusivamente fabricação CMOS padrão de silício, e conseguir empacotar tudo em um formato adequado para data centers convencionais.
A Engenharia por trás da miniaturização
Reduzir um sistema quântico completo para três racks é uma conquista notável de engenharia que não deve ser subestimada. A maioria dos computadores quânticos comerciais atuais ocupa salas inteiras.
O sistema de 54 qubits Sycamore do Google, por exemplo, requer uma sala dedicada com controles ambientais rigorosos. O sistema de 127 qubits IBM Quantum Eagle também ocupa um espaço considerável e exige infraestrutura personalizada para energia, resfriamento e isolamento de vibrações.
Esses sistemas precisam de soluções customizadas para tudo. Tubulações especiais para os fluidos criogênicos, sistemas de energia com filtragem extrema para evitar ruído elétrico, plataformas com isolamento de vibrações e salas com controle rigoroso de temperatura e umidade.
A Quantum Motion conseguiu integrar tudo isso em um formato padronizado. A geladeira de diluição, os controles eletrônicos, os sistemas de isolamento de ruído, tudo foi projetado desde o início para caber em racks de 19 polegadas.
Isso envolve inovações em áreas como miniaturização de componentes criogênicos, design térmico eficiente para dissipar calor em espaços confinados e integração eletrônica de alta densidade. É o tipo de engenharia que não aparece em manchetes, mas que é fundamental para tornar a tecnologia prática e escalável.
O Papel crucial da validação independente
Agora o sistema está nas mãos do Centro Nacional de Computação Quântica, e os próximos meses serão cruciais. O NQCC tem a responsabilidade de validar e testar o sistema de forma independente, verificando se ele realmente entrega o que promete.
Essa validação independente é essencial para a credibilidade da tecnologia. A história recente está cheia de exemplos de empresas de computação quântica fazendo afirmações exageradas que não se sustentam sob escrutínio rigoroso.
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O NQCC irá executar uma bateria de testes padrão da indústria, medir os parâmetros fundamentais dos qubits, avaliar a capacidade do sistema de executar algoritmos quânticos de referência para documentar tanto os sucessos quanto as limitações.
Somente após essa validação teremos uma imagem clara do que o sistema da Quantum Motion realmente consegue fazer. Será que pode executar algoritmos úteis ou está limitado a operações simples? Os qubits mantêm coerência tempo suficiente para cálculos complexos? O sistema é confiável o bastante para uso prático?
Essas perguntas serão respondidas nos próximos meses, e a comunidade científica e a indústria estarão observando atentamente.
A Visão de longo prazo: Computação Quântica comercialmente viável
Hugo Saleh, líder da Quantum Motion, afirmou que a empresa está a caminho de lançar computadores quânticos comercialmente úteis ainda nesta década. Essa é uma afirmação ousada, considerando que ainda estamos apenas em 2025 e faltam alguns anos para 2030.
Mas vamos desempacotar o que comercialmente “útil” realmente significa. Não estamos falando de substituir seu laptop ou mesmo os servidores que executam aplicações web convencionais. Computadores quânticos nunca farão isso porque simplesmente não são projetados para esses tipos de tarefas.
Computadores quânticos comercialmente úteis resolveriam classes específicas de problemas que são praticamente impossíveis para computadores clássicos. Simulação de moléculas complexas para descoberta de medicamentos, otimização de portfólios financeiros envolvendo milhões de variáveis, design de novos materiais com propriedades específicas e quebra de sistemas criptográficos baseados em fatoração de números grandes.
Para atingir essa utilidade comercial, precisamos de sistemas com milhares de qubits lógicos confiáveis, não apenas qubits físicos ruidosos. Isso provavelmente significa dezenas ou centenas de milhares de qubits físicos quando você considera a sobrecarga da correção de erros.
A Quantum Motion acredita que sua abordagem baseada em CMOS é o caminho para chegar lá. Se você pode fabricar qubits como transistores e empilhá-los em chips usando técnicas convencionais, o escalonamento se torna uma questão de engenharia iterativa, não de pesquisa fundamental.
O Momento do Silício na Computação Quântica
A Quantum Motion está posicionando seu sistema como o “momento do silício da computação quântica”, uma referência deliberada à revolução do silício que transformou a eletrônica no século 20.
Antes do silício se tornar dominante, a indústria eletrônica experimentou vários materiais e tecnologias. Havia válvulas termiônicas, transistores de germânio e outras abordagens. O silício venceu não necessariamente porque era tecnicamente superior em todos os aspectos, mas porque era abundante, bem compreendido e compatível com processos de fabricação que podiam escalar massivamente.
A analogia é intencional. A Quantum Motion está apostando que, assim como o silício venceu na eletrônica clássica por razões práticas de manufatura e escala, os qubits de silício vencerão na computação quântica pelas mesmas razões.
Se essa aposta se concretizar, veremos computadores quânticos sendo fabricados nas mesmas fábricas que produzem processadores para seu telefone, usando as mesmas técnicas e equipamentos, beneficiando-se das mesmas curvas de aprendizado e economias de escala.
Desafios Técnicos que Ainda Precisam Ser Superados
Mesmo assumindo que a abordagem da Quantum Motion seja a correta, ainda existem desafios técnicos formidáveis pela frente. Os qubits de spin de silício têm algumas desvantagens inerentes que precisam ser endereçadas.
Primeiro, cada qubit precisa ser controlado individualmente com sinais elétricos e magnéticos precisos. À medida que você adiciona mais qubits, o número de linhas de controle e a complexidade da eletrônica explodem. Você não pode simplesmente ter um milhão de fios saindo do seu chip criogênico.
A indústria está trabalhando em soluções como multiplexação de sinais e controle integrado, onde parte da eletrônica de controle é colocada no mesmo chip que os qubits ou em chips adjacentes que também operam em baixas temperaturas. Mas essas técnicas ainda estão em desenvolvimento.
Segundo, os tempos de coerência dos qubits de spin de silício, embora melhorando, ainda são limitados. Qubits precisam manter seus estados quânticos tempo suficiente para executar todas as operações necessárias em um algoritmo. Ruído do ambiente, imperfeições no material e outros fatores fazem com que a informação quântica se degrade com o tempo.
Terceiro, as operações de porta entre qubits, necessárias para realizar cálculos úteis, são mais lentas em sistemas de spin de silício do que em algumas outras abordagens. Isso se deve à natureza das interações entre spins de elétrons, que são relativamente fracas. Portas mais lentas significam que você precisa de tempos de coerência mais longos, o que cria um dilema de desempenho.
O Ecossistema Britânico de Computação Quântica
O sucesso da Quantum Motion não acontece no vácuo. O Reino Unido construiu um ecossistema robusto de pesquisa e desenvolvimento em tecnologias quânticas ao longo das últimas décadas.
O governo britânico lançou o Programa Nacional de Tecnologias Quânticas em 2014, com investimentos iniciais de mais de 270 milhões de libras. Esse programa financiou centros de pesquisa em universidades, apoiou startups através de vários mecanismos e criou parcerias entre academia e indústria.
O Centro Nacional de Computação Quântica, onde o sistema da Quantum Motion foi instalado, é parte dessa estratégia nacional. Ele serve como um hub para pesquisa colaborativa, desenvolvimento de infraestrutura e validação de tecnologias emergentes.
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Outras empresas britânicas também estão fazendo avanços significativos. A Oxford Ionics está desenvolvendo sistemas de íons aprisionados com tecnologia de armadilha integrada. A Riverlane está trabalhando em software e arquiteturas para correção de erros quântica. A Oxford Quantum Circuits está explorando qubits supercondutores com abordagens inovadoras de controle.
Esse ecossistema vibrante cria um efeito de rede, onde pesquisadores, engenheiros e empreendedores compartilham conhecimento, colaboram em desafios comuns e competem de forma saudável, impulsionando toda a indústria para frente.
Implicações para a Indústria de Semicondutores
Se a abordagem da Quantum Motion provar ser viável em larga escala, as implicações para a indústria de semicondutores serão profundas. De repente, todas as grandes foundries do mundo teriam a capacidade de fabricar processadores quânticos usando suas instalações existentes.
A TSMC, a Samsung, a Intel, a GlobalFoundries e outras poderiam adicionar linhas de produção quântica com investimentos incrementais, em vez de construir fábricas completamente novas. O conhecimento acumulado em fabricação de semicondutores avançados se tornaria diretamente aplicável à computação quântica.
Isso também significa que o ritmo de avanço poderia acelerar. A Lei de Moore, que descreveu a duplicação do número de transistores em chips a cada dois anos por décadas, foi possível em grande parte devido ao investimento contínuo em melhorar os processos de fabricação. Se os qubits podem seguir uma curva similar, o progresso na computação quântica poderia ser muito mais rápido do que muitos preveem.
Por outro lado, isso também criaria novos desafios para a indústria. As fábricas precisariam desenvolver expertise em física quântica, controle criogênico e outras áreas que tradicionalmente não fazem parte da engenharia de semicondutores. Os processos de teste e caracterização precisariam evoluir para lidar com as peculiaridades dos qubits.
O Papel do Apoio Governamental e Militar
O fato de que a DARPA, a agência de defesa americana, está investindo na Quantum Motion não é coincidência. Governos ao redor do mundo reconhecem que a computação quântica tem implicações significativas para segurança nacional.
Computadores quânticos suficientemente poderosos podem quebrar os sistemas de criptografia que atualmente protegem comunicações militares, transações financeiras e segredos de estado. Algoritmos como o de Shor, que fatoram números grandes de forma eficiente em computadores quânticos, tornariam obsoletos sistemas de criptografia baseados em RSA.
Ao mesmo tempo, a computação quântica oferece novas possibilidades em áreas como simulação de sistemas complexos, otimização de logística militar e análise de grandes volumes de dados de inteligência.
A DARPA tem um histórico de investir em tecnologias transformadoras décadas antes de se tornarem comercialmente viáveis. A própria internet começou como um projeto DARPA. O reconhecimento da Quantum Motion como candidata para computação quântica tolerante a falhas pela DARPA é um voto de confiança significativo na abordagem da empresa.
O que vem a seguir?
A validação independente pelo NQCC fornecerá os dados concretos que faltam atualmente. Se os testes mostrarem que o sistema realmente funciona conforme prometido, mesmo que com limitações, isso validaria a abordagem CMOS para computação quântica e provavelmente atrairia investimentos significativos adicionais. Poderíamos ver outras empresas e instituições de pesquisa acelerando seus próprios programas de qubits de silício.
Se, por outro lado, os testes revelarem limitações fundamentais ou problemas de desempenho, isso não necessariamente mataria a abordagem, mas indicaria que ainda há muito trabalho de pesquisa e desenvolvimento pela frente antes que os sistemas CMOS sejam comercialmente viáveis.
Uma aposta no futuro Quântico baseado em Silício
O computador quântico da Quantum Motion representa uma aposta ambiciosa de que o futuro da computação quântica seguirá o mesmo caminho que a computação clássica, construído sobre a fundação sólida do silício e dos processos CMOS que revolucionaram a eletrônica.
É uma visão atraente. Se os computadores quânticos podem ser fabricados nas mesmas instalações que produzem bilhões de chips convencionais todos os anos, o potencial de escala é imenso. A possibilidade de empacotar sistemas quânticos completos em racks de servidor padrão remove barreiras significativas para adoção em data centers comerciais.
Mas a história da tecnologia está repleta de apostas que pareciam promissoras mas não se concretizaram. Estamos ainda nos estágios iniciais da computação quântica, e não está claro qual abordagem técnica acabará dominando, se é que alguma o fará.
O que podemos dizer com certeza é que o sistema da Quantum Motion representa um marco importante. É o primeiro computador quântico completo fabricado usando tecnologia CMOS padrão e empacotado em formato de data center. Se nada mais, isso prova que a abordagem é tecnicamente viável, pelo menos a princípio.
Agora vem a parte difícil: provar que não é apenas viável, mas superior às alternativas em termos de desempenho, confiabilidade, custo e escalabilidade. Os próximos anos nos dirão se a Quantum Motion realmente inaugurou o momento do silício na computação quântica, ou se essa é apenas mais uma tecnologia promissora que ainda precisa superar obstáculos fundamentais.
