O que é um bit quântico (qubit)? 

A física quântica continua sendo um dos campos mais fascinantes da ciência. Responsável por diversos saltos nas tecnologias modernas, a física quântica tem hoje em mãos uma das ferramentas mais importantes, os bits quânticos.

A computação é definida como o processo de utilização de sistemas e dispositivos eletrônicos para manipular e processar dados. Em sua essência, a computação clássica envolve o uso de bits, que podem assumir dois estados: 0 ou 1, para representar e realizar cálculos com informações. Esses bits operam sob as regras da lógica binária, sendo a base de todas as operações realizadas em dispositivos como computadores, smartphones e servidores.

A computação quântica, por outro lado, é uma forma emergente de computação que utiliza as leis da mecânica quântica para realizar cálculos muito mais complexos do que aqueles possíveis em computadores clássicos. Em vez de bits, a computação quântica usa qubits.

Qbit: o que é um bit quântico

Um bit quântico, ou qubit, é a unidade fundamental de dados no campo da computação quântica, desempenhando um papel análogo ao de um bit na computação clássica. No entanto, embora um bit tradicional represente um valor binário de 0 ou 1, um qubit pode exibir comportamentos significativamente mais complexos graças às propriedades da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento quântico.

Qubits são frequentemente representados por partículas subatômicas, como elétrons ou fótons, cujas propriedades, como carga, polarização de fótons ou spin, são usadas para codificar informações. Na computação clássica, os bits podem estar em um de dois estados: 0 ou 1. Em contraste, os qubits podem existir simultaneamente em ambos os estados, uma característica chamada superposição. Esta superposição permite que um qubit assuma uma combinação de 0 e 1 ao mesmo tempo, algo impossível em sistemas de computação tradicionais.

A ideia de superposição é uma das propriedades mais importantes e, ao mesmo tempo, estranhas da física quântica. Imagine que você tem dois qubits. Num computador clássico, eles poderiam representar apenas um dos quatro estados possíveis: 00, 01, 10 ou 11, em qualquer momento. No entanto, em um computador quântico, esses dois qubits podem representar todos esses estados simultaneamente, o que aumenta exponencialmente a capacidade de processamento à medida que mais qubits são adicionados ao sistema.

Outra característica crucial dos qubits é o emaranhamento quântico, propriedade que permite que as partículas se liguem de tal forma que o estado de uma influencia instantaneamente o estado da outra, independentemente da distância entre elas. Isto significa que se medirmos uma partícula emaranhada e determinarmos o seu estado, saberemos automaticamente o estado da outra partícula emaranhada, independentemente da distância que ela esteja. Esse fenômeno, que Einstein chamou de “ação assustadora à distância”, é um dos princípios que impulsionam a incrível capacidade de processamento dos qubits.

Qubits podem interagir e realizar cálculos simultaneamente, independentemente de onde estejam no espaço. Isto oferece um imenso potencial para a computação quântica, permitindo que cálculos extremamente complexos sejam realizados em uma fração do tempo que levaria em um computador binário tradicional. Problemas que levariam anos ou mesmo séculos para serem resolvidos por um supercomputador clássico poderiam ser resolvidos em segundos por um computador quântico devidamente otimizado.

Se conseguirmos construir computadores quânticos com milhões de qubits interligados, o impacto seria revolucionário. Eles poderiam resolver problemas complexos de criptografia em segundos, enquanto algoritmos que levariam milhões de anos em supercomputadores clássicos seriam resolvidos quase instantaneamente. Essa revolução poderá impactar diversas áreas, da física à biologia, trazendo avanços incalculáveis ​​em pesquisa, tecnologia e segurança digital.