A fronteira da utilidade quântica: da teoria aos casos de uso reais

A transição da computação quântica em direção à aplicabilidade comercial é o foco do relatório Embracing the Quantum Economy: A Pathway for Business Leaders, elaborado pelo Fórum Econômico Mundial (WEF). O documento contextualiza como setores de finanças, saúde, energia, logística e manufatura já estão explorando esse ecossistema. O relatório projeta que, à medida que a tecnologia saltar de provas de conceito para escala produtiva, o valor econômico gerado pelas tecnologias quânticas poderá atingir entre US$ 900 bilhões e US$ 2 trilhões até 2035.

“Computação quântica é uma vantagem competitiva futura”, define Victor Lima, líder de Inovação e Tecnologia Sustentável da Accenture na América Latina. “A decisão sobre investimento em tecnologias quânticas normalmente começa pelos problemas complexos que afetam o core business da indústria”, conta. Ele explica que o valor de negócio da computação quântica reside na resolução do que denomina “problemas intratáveis”. Ele destaca que os primeiros casos de uso real surgem onde o modelo clássico falha ou não consegue chegar devido à complexidade exponencial de variáveis. 

A jornada dos laboratórios ao ambiente corporativo marca o início da era da “utilidade quântica”. Esse estágio define o momento em que a tecnologia, mesmo ainda lidando com ruídos e limitações de hardware (a chamada era NISQ), passa a resolver problemas práticos e gerar valor de negócio quando operada em conjunto com a computação clássica.

Para extrair esse valor imediato, o relatório evidencia que as empresas operam em duas frentes de processamento. A primeira envolve a computação genuinamente quântica, que utiliza processadores físicos baseados em qubits (como circuitos supercondutores ou íons aprisionados) para resolver problemas matemáticos intratáveis e simular interações naturais complexas.

Inspiração quântica à matemática clássica

A segunda frente, com aplicabilidade ainda mais factível no mercado, é a dos modelos “quantum-inspired”. Nesses casos, os cientistas se apropriam exclusivamente da lógica, das heurísticas e dos algoritmos da mecânica quântica, aplicando-os em infraestruturas de computação clássica de alta performance, como GPUs e FPGAs.

O econofísico Luiz Augusto Silvestre, do centro de pesquisa Venturus, explica que a extravagância da programação quântica serve para refinar a própria matemática e metodologia tradicional: “O fato de você ter uma equipe que está olhando o tempo todo para a lógica quântica faz o desenvolvedor começar a pensar diferente”, argumenta. “É como viver em um mundo em que todos sabem somar, mas a equipe de quântica sabe multiplicar, o que permite arrancar níveis inéditos de eficiência de algoritmos sem usar hardwares exóticos” , compara.

Um exemplo prático e comercial dessa abordagem é o sistema SQBM+, da Toshiba. Utilizado no mercado financeiro para negociações de alta frequência (HFT), a solução de “inspiração quântica” identifica oportunidades de arbitragem de moedas na faixa de 30 microssegundos, alcançando uma taxa de sucesso de 98% e superando as limitações de velocidade dos modelos algorítmicos puramente clássicos.

Esse intercâmbio de lógicas demonstra como a emergência das tecnologias quânticas desafia e impulsiona a computação clássica a superar seus próprios limites. Celso Villas Boas, professor titular do Departamento de Física da UFSCar, ilustra essa competição relembrando o marco de 2019, quando o computador quântico do Google resolveu em 200 segundos uma tarefa que exigiria 10 mil anos dos melhores supercomputadores da época. O ineditismo levou a academia clássica a se reinventar: poucos anos depois, pesquisadores chineses ajustaram a abordagem matemática tradicional e resolveram o mesmo problema em apenas 20 segundos em um computador clássico. Como ressalta o professor da UFSCar, a ameaça da substituição faz com que os cientistas invistam tempo maciço para aprimorar os algoritmos baseados em silício, provando que a corrida quântica já traz saltos de inovação muito antes de as novas máquinas estarem amplamente disponíveis no mercado.

O que já se faz com os qubits

No campo da computação genuinamente quântica, os esforços concentram-se fortemente na orquestração de múltiplas variáveis (otimização) e na simulação química. A consultoria Accenture, utilizando o hardware de recozimento quântico (quantum annealing) da D-Wave, desenvolveu protótipos de roteamento para a cadeia de suprimentos. O sistema orquestra a entrega de pacotes envolvendo múltiplos caminhões, paradas e centros de distribuição, resolvendo problemas de programação matemática (MIP) massivos em tempo real.

Nas indústrias química e farmacêutica, a tecnologia demonstra capacidade para acelerar o design de novos compostos. A Moderna, em colaboração com a IBM, utiliza processadores quânticos de portas lógicas para prever a estrutura secundária de moléculas de mRNA, um passo fundamental para o design mais preciso de vacinas e terapias genéticas. Em outra frente, a química quântica está sendo empregada para projetar a remediação ambiental: algoritmos calculam as energias exatas necessárias para quebrar as fortes ligações de carbono e flúor das moléculas de PFAS — os tóxicos “químicos eternos” que poluem águas e solos.

Além de focar na resolução de cálculos e algoritmos, as aplicações industriais englobam a exploração de tecnologias de sensoriamento e de segurança da informação. O sensoriamento quântico aproveita a sensibilidade extrema das partículas subatômicas a perturbações externas para criar instrumentos de medição de precisão inédita. Na saúde, a empresa SandboxAQ aplica magnetômetros quânticos para detectar anomalias sutis nos campos magnéticos do coração. Essa tecnologia não invasiva permite diagnósticos cardiovasculares precoces e mais eficientes que os métodos tradicionais.

No âmbito da segurança e gestão de risco financeiro, a mecânica quântica é explorada para a geração de chaves verdadeiramente aleatórias. O banco HSBC, em parceria com a Quantum Dice, implementou Geradores Quânticos de Números Aleatórios (QRNG) baseados na emissão de fótons. Além de prover resiliência criptográfica para proteger infraestruturas contra ameaças futuras, essa aleatoriedade física (entropia quântica) foi introduzida em simulações financeiras de Monte Carlo para precificação de seguros. A substituição da aleatoriedade de software tradicional pela incerteza genuína da física quântica reduziu o vazamento e os desvios dos modelos em mais de 50%, aumentando significativamente a precisão e a eficiência na validação de cenários de risco.

Quântica em produção: casos de uso e aplicações

Fonte: Quantum Application Hub, WEF