O chip que aprende com os erros da computação quântica
Um qubit falha cerca de 1 vez a cada 1.000 operações. Um bit clássico, presente em qualquer computador comum, falha 1 vez a cada 1 bilhão. Essa diferença brutal resume o maior obstáculo da computação quântica: o ruído.
Agora, pesquisadores do KTH Royal Institute of Technology, na Suécia, publicaram um estudo na revista Nature Communications descrevendo um chip que não tenta eliminar esse ruído. Em vez disso, o chip o reproduz de forma controlada para que os cientistas possam estudá-lo com precisão.
A fraqueza que virou laboratório
Na computação quântica, 'ruído' é o nome dado a qualquer interferência que perturbe o estado de um qubit durante um cálculo. As fontes são variadas e muitas vezes impossíveis de prever: variações no campo magnético da Terra, sinais de roteadores Wi-Fi próximos, raios cósmicos vindos do espaço e até a influência de qubits vizinhos dentro do próprio chip.
Essa imprevisibilidade torna o problema difícil de atacar diretamente. Sem saber exatamente de onde vem o erro, fica complicado desenvolver técnicas eficazes para corrigi-lo.
A solução proposta pela equipe sueca inverte a lógica habitual. Em vez de blindar o sistema contra o ruído externo, eles construíram um chip capaz de gerar erros sob demanda, em quantidades e formatos específicos, para observar o que acontece.
O chip utiliza fótons capturados de pulsos de laser como qubits. Ele possui um 'canal lateral', uma espécie de desvio programável pelo qual os fótons podem ser redirecionados para fora do circuito principal. Ao controlar quantos fótons seguem esse desvio e em que condições, os pesquisadores conseguem simular com precisão os tipos de perda que ocorrem em condições reais de operação.
'Uma junção ferroviária programável para luz quântica'
Govind Krishna, doutorando do KTH e primeiro autor do estudo, descreveu o funcionamento do chip com uma analogia direta: 'O chip funciona como uma junção ferroviária programável para luz quântica. Ao alterar os sinais de controle, podemos decidir se os fótons ficam principalmente na via principal, são desviados para o canal de perda, ou terminam em superposições que dependem de sua interferência quântica.'
Essa flexibilidade é central para o experimento. Os pesquisadores ajustam dois parâmetros principais: a quantidade de fótons desviados e o grau de superposição quântica, estado em que os qubits compartilham informação através do entrelaçamento. Combinando esses controles, é possível reproduzir diferentes tipos de ruído e estudar como cada um afeta o sistema.
Krishna também destacou o problema que motivou a pesquisa. 'Em muitos experimentos quânticos, tudo que não se encaixa no quadro ideal do livro didático é simplesmente tratado como perda e ignorado. O chip nos permite simular esses processos não ideais de forma controlada.'
O ruído deixa de ser um inimigo sem rosto e passa a ser um objeto de estudo manipulável.
Por que erros quânticos são tão difíceis de corrigir
A correção de erros em computação quântica é um campo ativo e tecnicamente exigente. Ao contrário dos computadores clássicos, onde um bit corrompido pode ser identificado e substituído por uma cópia de backup, os qubits não podem ser simplesmente copiados. Esse limite vem de um princípio fundamental da mecânica quântica chamado teorema da não clonagem.
Para contornar isso, os engenheiros desenvolvem técnicas de correção que distribuem a informação de um único qubit lógico entre vários qubits físicos. Se um deles for corrompido pelo ruído, os demais preservam a informação e permitem a recuperação.
O problema é que, conforme os sistemas crescem em escala, o volume de ruído também aumenta, tornando a correção cada vez mais cara em termos de recursos computacionais.
Empresas como IBM e Microsoft investem pesadamente nessa área. A Microsoft, por exemplo, anunciou avanços em chips que reduzem erros em até 1.000 vezes em relação a gerações anteriores. Ainda assim, um computador quântico verdadeiramente tolerante a falhas, capaz de operar de forma confiável em escala útil, ainda não existe.
O chip do KTH não resolve esse problema diretamente. Mas oferece algo que faltava: uma forma de estudar o ruído com rigor experimental, sem depender das condições imprevisíveis do ambiente real.
Um modelo que funciona além dos fótons
Um aspecto relevante do novo chip é sua generalidade. Segundo o estudo, o design pode modelar erros em qualquer tipo de sistema quântico, não apenas nos baseados em fótons. Isso inclui computadores quânticos supercondutores, como os da IBM e do Google, e sistemas baseados em átomos neutros, outra abordagem promissora no setor.
Essa versatilidade amplia o potencial de aplicação da ferramenta. Pesquisadores trabalhando com arquiteturas completamente diferentes podem usar o chip fotônico como ambiente de teste para simular os tipos de ruído que afetam seus próprios sistemas.
O estudo foi publicado em maio de 2026 na Nature Communications, com autoria de Govind Krishna e colaboradores do KTH, além de pesquisadores de outras instituições parceiras.
'Entender como os sistemas quânticos se comportam sob essa bagunça é fundamental se queremos que nossos experimentos digam algo sobre a natureza como ela realmente é, não apenas sobre configurações idealizadas', afirmou Krishna na declaração oficial do instituto.
A pesquisa representa uma mudança de postura diante de um problema que a área costumava contornar. Ao transformar o ruído em variável controlável, os cientistas ganham acesso a um tipo de dado que antes simplesmente não existia: a anatomia detalhada do erro quântico, observada de dentro.
