Google divulgou que realizou experimento que pode ser comparado com computadores clássicos pela primeira vez com chip quântico Willow. Crédito: Google 
Roberta Duarte 27/10/2025 05:55 6 min
A computação quântica é uma área que usa usa as leis da mecânica quântica para processar informações de forma mais eficiente do que os computadores clássicos. Enquanto os bits tradicionais só representam 0 ou 1, os qubits podem estar em uma superposição desses estados. Esse fenômeno permite que várias operações sejam realizadas simultaneamente e de forma muito mais rápida do que computadores clássicos.
Um dos grandes problemas dentro da computação quântica é o quanto os sistemas são sensíveis à interferências externas. Por causa dessa sensibilidade, é difícil verificar se a operação está sendo realizada de forma correta. A chamada vantagem quântica verificável ocorre quando um processador quântico realiza uma tarefa que supera computadores clássicos e que a resultados podem ser comprovados de forma independente. Alguns algoritmos são utilizados com esse objetivo, mas até agora sem sucesso.
O time do Google Quantum AI Lab anunciou essa semana que realizou o primeiro experimento onde conseguiram verificar a vantagem de chips quânticos. O algoritmo usado é chamado de OTOC (Out-of-Time-Order Correlator) e foi usado para medir o quanto a informação quântica se espalha em um sistema. No novo experimento, o chip Willow, anunciado no final do ano passado, foi utilizado para a comprovação do sistema.
Computação Quântica
A computação quântica é baseada nos princípios da Mecânica Quântica para realizar operações de forma mais eficiente do que a computação clássica. Ela utiliza componentes chamados qubits que são análogos aos bits clássicos mas que podem estar em uma superposição desses estados. Os qubits respeitam alguns processos da Mecânica Quântica como emaranhamento e interferência.
Esses fenômenos permitem que um sistema quântico processe múltiplas possibilidades simultaneamente e explore um espaço de estados muito maior do que um computador tradicional.
Na prática, a computação quântica usa as propriedades quânticas para realizar cálculos de forma muito mais eficiente do que os computadores convencionais. As operações quânticas manipulam os qubits permitindo que múltiplas combinações de dados sejam processadas ao mesmo tempo. Medir um qubit faz com que ele “colapse” para um único valor, o que significa que parte da informação se perde. É necessário o estudo de algoritmos quânticos capazes de aproveitar ao máximo essas propriedades antes da medição.
Algoritmo OTOC
O algoritmo OTOC é usado como uma ferramenta para medir como a informação se espalha dentro de um sistema quântico. Ele calcula o quanto duas operações realizadas em tempos diferentes interferem entre si. Isso acaba permitindo quantificar a sensibilidade do sistema a pequenas perturbações. Em outras palavras, o algoritmo OTOC mede o grau de desordem e a perda de previsibilidade.
Na computação quântica, o OTOC serve como um teste direto da complexidade e de quão fiel é um processo quântico. Implementar o algoritmo requer controle preciso sobre portas quânticas e medições reversíveis. Por causa dessas características, o OTOC ajuda a demonstrar como os chips quânticos são mais eficientes que chips clássicos e até que ponto podemos confiar nos resultados obtidos sem que a perturbação atrapalhe.
Experimento verificável
Nos experimentos realizados com o chip Willow, um total de 103 qubits foram submetidos a operações quânticas. O experimento leva um estado inicial, no qual os qubits são independentes, para uma configuração caótica, com correlações entre todos eles. Nesse processo, os pesquisadores aplicaram uma perturbação em um qubit e realizou uma medição do sistema.
Esquema do circuito quântico que foi usado para testar sistema usando chip quântico Willow. Crédito: Google
Sem a perturbação, o sistema retorna ao estado inicial mas com ela, o sistema entra em um regime caótico, onde pequenas alterações resultam em correlações completamente diferentes entre os qubits. Um dos principais resultados foi observar que os OTOCs exibem efeitos complexos de interferência quântica, semelhantes aos vistos em interferômetros ópticos. Como os sinais decaem de forma mais lenta do que em sistemas clássicos, é possível compreender e estudar melhor os resultados causados pela perturbação.
Aplicação
Para tornar esse método prático, o time publicou um segundo artigo chamado de “Quantum computation of molecular geometry via many-body nuclear spin echoes” onde testaram usando ressonância magnética nuclear (NMR). Essa técnica utiliza a precessão dos spins nucleares em um campo magnético para obter informações sobre a estrutura de moléculas. Os spins nucleares, sob certas condições, exibem comportamento quântico caótico semelhante ao estudado no primeiro artigo.
Neste trabalho, foram medidos OTOCs em duas moléculas e o experimento foi simulado no chip quântico Willow do Google. Isso permitiu gerar modelos precisos da estrutura molecular dessas amostras. Apesar de o resultado ainda não ultrapassar o desempenho de simulações clássicas, o estudo demonstrou sensibilidade significativa a detalhes moleculares. Essa é uma das primeiras aplicações reais de chips quânticos em sistemas que podem contribuir diretamente, como o NMR.
Referência da notícia
A verifiable quantum advantage Google Blog